Reneo5 Flashcards
Quels sont les deux type de voies dans le système endomebranaires
On distingue deux grandes voies :
➢ Voies « exportatrices »
■ Phénomènes de synthèse et de sécrétion puis suivi de
phénomènes d’exocytose.
■ Ces opérations sont assurées par le réticulum
endoplasmique, l’appareil de Golgi et ses dérivés,
notamment les vésicules de sécrétion.
➢ Voies « importatrices » ou « lytiques »
■ Mécanismes de digestion intracellulaire qui sont
assurés notamment les lysosomes.
■ Vont également intervenir dans ces mécanismes le RE
et l’appareil de Golgi pour la synthèse des enzymes à
pH acide permettant la dégradation.
Quels sont les deux volet du métabolisme cellulaires
❖ Le métabolisme cellulaire comporte deux volets :
➢ Anabolisme : Elaboration de molécules complexes (synthèse).
➢ Catabolisme : dégradation (notamment de substances
ingérées voire produites).
Généraliser sur le reticulum endoplasmique
❖ Organite prépondérant, il représente :
➢ 10% du volume cellulaire
➢ 50% des membranes d’une cellule
❖ Deux formes fonctionnelles : RE lisse et RE rugueux (ou granuleux)
Le reticulum endoplasmique granuleux
Porte des ribosomes sur sa face hyaloplasmique (= sa face cytosolique).
❖ En continuité avec l’enveloppe nucléaire (aussi parsemée de ribosomes).
❖ Fonctions :
➢ Synthèse des protéines
➢ Accrochage des sucres sur les protéines pour la fabrication de
glycoprotéines
Le reticulum endoplasmique lisse
❖ Particularité : Pas de ribosomes sur sa surface
❖ Peut être en continuité avec le REG, mais pas systématiquement.
❖ Fonctions :
➢ Synthèse des lipides et des stéroïdes
➢ Neutralisation de molécules toxiques par désintoxication
(médicaments, drogues)
➢ Siège du métabolisme des lipides
Comment schématise ton le reticulum endoplasmique
❖ Morphologie variable selon la fonction de
la cellule.
❖ Pour un même type cellulaire, l’aspect diffère
en fonction de l’activité métabolique de la
cellule.
❖ On peut schématiser la structure du RE,
selon le type cellulaire :
➢ Sous forme de fins tubules très
contournés
■ fréquemment dans les
cellules où le REL est abondant
● cellules musculaires
● cellules à fort métabolisme lipidique comme celles
qui synthétisent les hormones stéroïdes (précurseur
= cholestérol)
➢ Sous forme de sacs aplatis qui forment des nappes parallèles
■ fréquemment dans les cellules où le REG est abondant
● Cellules qui élaborent de grandes quantités de
protéines.
➢ Plus rarement sous forme de vésicules globulaires
❖ Le RE (REL + REG) est l’organite prépondérant des cellules eucaryotes
➢ Ses membranes comptent pour la moitié des membranes
cellulaires
➢ Elles délimitent des espaces qui représentent jusqu’à 10% du
volume d’une cellule
Présente moi l’appareil de golgi
❖ L’appareil de Golgi a une morphologie variable, et est constitué
de dictyosomes.
❖ Chaque dictyosome correspond à un empilement de saccules
aplatis (4 à 8 saccules) formant des disques aplatis avec des
extrémités en ampoules élargies par lesquelles se forment des
vésicules par bourgeonnement.
❖ Dans les cellules animales :
➢ Réseau de dictyosomes, saccules associées pour former
un réseau.
❖ Dans les cellules végétales :
➢ Dictyosomes isolés
❖ Extrêmement importants et généralement très abondants dans
les cellules sécrétrices dont les produits de sécrétions sont
riches en polysaccharides.
➢ Exemple : cellules mucigènes de l’intestin dont les
produits sécrétés ont un rôle de protection des cellules
de l’intestin lors du passage mécanique du bol
alimentaire.
Quels est l’organisations de l’appareil de golgi
La formation des saccules Golgiens réside dans la confluence de
vésicules provenant du RE (notamment du REG) et alors
indirectement de l’enveloppe nucléaire.
Quels sont les different compartiment de l’appareil de golgi
ompartiment Cis = phase de formation
➢ Issu de la fusion des vésicules en provenance (notamment) du
REG, il est tourné vers celui-ci et établit des relations avec ce
dernier notamment par l’intermédiaire de vésicules de transition.
➢ Pas de déplacement unidirectionnel entre le REG et l’appareil de
Golgi.
❖ Compartiment Médian
➢ Saccules régulièrement empilées avec des ampoules élargies aux
extrémités.
➢ Nombre de saccules dépend du type cellulaire (5 en moyenne).
❖ Compartiment Trans = phase de maturation
➢ Prolongé par de très nombreuses vésicules, certaines pourront
être recouvertes de protéines de manteau, à coatomères (COP)
ou à clathrine.
❖ Réseau trans-golgien (= RTG)
➢ Assure le tri et l’adressage des molécules élaborées vers leur
destination finale.
Tous ces éléments ne sont pas toujours identifiables à l’observation de la cellule.
Quels est la principal fonctions de l’appareil de Golgi
Modification et tri des protéines.
Caractéristique des lysosomes
❖ Organite très hétérogène d’un point de vue morphologique et fonctionnel.
❖ Taille : 0.05 μm à 0.5 μm, variable selon l’activité de dégradation
de la cellule.
❖ Espace clos en forme de sac sphérique entouré d’une membrane
dans lequel s’effectue la digestion de la
plupart des macromolécules biologiques.
❖ Contiennent des hydrolases dites acides
(Image A), provenant du RE et du Golgi,
qui ont un pH optimal pour fonctionner
entre 4 et 5, qui est celui maintenu dans
le lysosome grâce à des pompes
H+/ATPase.
❖ Leur contenu enzymatique est très varié
peut tuer la cellule, d’où une membrane hermétique retenant le
contenu du lysosome.
❖ Dans la cellule végétale il n’y a pas de lysosome mais des
vacuoles qui assurent plusieurs fonctions dont celles du lysosome
des cellules animales.
➢ Plusieurs petites vacuoles dans les cellules en croissance
(cellules méristématiques (B sur l’image))
➢ Une vacuole unique dans les cellules différenciées.
❖ Mise en évidence (du lysosome) en 1955 par Christian de Duve
(prix Nobel 1974 en compagnie de George Emil Palade)
Quels sont les proprieter de la membranes
❖ Élément important car si fuite, peut mettre en jeu l’intégrité
cellulaire.
❖ Fonctions :
➢ Maintenir le système clos
➢ Permettre le passage des ions H+ du cytosol vers l’intérieur
du lysosome (pompe H+/ATPase)
➢ Permettre la sortie vers le cytosol des produits résultant de
la digestion, comme les acides aminés en cas de digestion
de protéines. Sortie via un système de perméases/porines.
➢ Protégée de sa propre digestion, c’est-à-dire des enzymes
qu’elle retient par un revêtement membranaire composé de
glycoprotéines LAMP (Lysosome-associated membrane
glycoprotein) :
■ Au moins 2 types existent : LAMP 1 et LAMP 2
■ Ont un grand domaine luminal, une portion
transmembranaire, une courte queue
cytoplasmique.
■ Leur richesse en carbohydrates leur confère leur
capacité de protection.
Quels sont les 3 different type de lysosomes
PHAGOLYSOSOME
❖ Fusion des vésicules chargées d’hydrolases acides avec des
vésicules de phagocytose, phagosomes.
❖ Vont recevoir par l’intermédiaire de vésicules de phagocytose
des microorganismes ou de larges particules indésirables
destinées à être détruites par les cellules.
❖ Nombreux dans les cellules phagocytaires comme les
macrophages ou les globules blancs (défense de l’organisme).
LYSOSOME
❖ Vont recevoir du matériel à dégrader provenant des
endosomes.
❖ Les éléments provenant du milieu extracellulaire sont
internalisés par la pinocytose ou l’endocytose.
❖ Les lysosomes sont très difficiles à isoler car il est difficile de
les différencier .
❖ On peut utiliser des marqueurs enzymatiques spécifiques de
chacun des compartiments qui facilitent leur reconnaissance.
AUTOPHAGOLYSOSOME
❖ Fusion des vésicules chargées d’hydrolases avec des
autophagosomes.
❖ Les autophagosomes se forment autour de débris ou de
substances propres à la cellule dont elle doit se débarrasser,
comme une mitochondrie qui ne serait plus fonctionnelle.
❖ Ils utilisent un mécanisme d’autophagie.
Quesque le fractionnement su cellulaire
❖ Les compartiments du système endomembranaire sont difficiles à
observer puisque difficiles à différencier .
❖ On peut néanmoins utiliser des marqueurs enzymatiques spécifiques
à chaque compartiment.
❖ La méthode du fractionnement sub-cellulaire peut servir à étudier la
composition et la fonction de ces compartiments.
❖ Cela consiste à isoler par centrifugation différentielle les
différents organites ou composants d’une cellule
❖ À partir d’une fraction réticulaire, on centrifuge à très
grande vitesse, 100 000 tours/minute, un broyat
cellulaires
❖ La force créée par la vitesse entraîne les composants
cellulaires vers le fond du tube.
❖ Ils descendent au fond du tube en fonction d’un certain
nombre de paramètres :
➢ Taille
➢ Forme
➢ Densité
❖ Plus ils seront volumineux, plus la taille sera importante et plus
la densité sera élevée, plus ils vont migrer profondément vers le
tube.
❖ Les différentes particules vont alors se sédimenter en fonction
de leur vitesse de sédimentation exprimée en Svedberg.
❖ Si on effectue cette expérience que sur du réticulum :
➢ En bas du tube : REG (fraction lourde = microsome
rugueux)
■ réticulum dont les membranes sont alourdies
par les ribosomes
➢ Intermédiaire : agrégats golgien (fraction moyenne)
➢ En haut du tube : REL et membrane plasmique (fraction
légère = microsomes lisses)
Résume moi le transport cytotique
❖ Modifications morphologiques visibles de la membrane
❖ Intervention du cytosquelette
❖ Transport énergie-dépendant
❖ Les transports cytotiques, ou les -cytoses, sont un autre système de transport à l’intérieur
de la cellule, aux côtés des perméases et autres systèmes de pompe précédemment
abordés.
❖ Transport de molécules de haut poids moléculaire :
➢ Dans le sens de l’entrée c’est l’endocytose.
➢ Dans le sens de la sortie c’est l’exocytose.
Quesque lendocytose
Entrée de molécules de tailles diverses par mouvements de membrane.
❖ Perte de membrane, qui va être compensée par l’exocytose.
❖ Internalisation de molécules allant de quelques nm à
quelques µm.
❖ Transcytose : Vésicule se forme d’un côté de la membrane,
transite jusqu’à l’autre côté de la cellule, fusionne avec la
membrane de l’autre côté de la cellule, et laisse s’échapper
le matériel (ex : cellules endothéliales).
❖ L’endocytose est le mécanisme général, mais il va y avoir
des spécificités :
➢ Pinocytose à vésicule lisse, pinocytose à manteau
de clathrine, potocytose, macropinocytose,
phagocytose
Quesque la pinocytose a vésicule lisse
❖ Vésicule lisse, non recouverte
❖ Taille : 150 nm de diamètre
❖ Transport NON spécifique de
macromolécules diverses, de petites
tailles.
❖ Bourgeonnement, déformation et
invagination de la membrane vers le
cytoplasme.
❖ La vésicule reste ouverte un certain temps, et quand elle est suffisamment
remplie, elle va se fermer, s’individualiser et être à l’origine du système
endosomal. Ce mécanisme fait intervenir le cytosquelette.
❖ Formation d’une vésicule qui libère son contenu dans le cytosol puis
rejoint le système endosomal.
Quesque la pinocytose de manteau de clathrine
❖ Vésicule à manteau de clathrine
❖ Taille : 50-150 nm
❖ Transport hautement spécifique de molécules
d’un seul type fixées sur des récepteurs
membranaires.
❖ Etapes :
➢ Fixation de molécules spécifiques sur les récepteurs membranaires (R).
➢ Les récepteurs se regroupent
➢ puis fixation de molécules de β-adaptine sur ces récepteurs (côté
cytosolique)
➢ Et liaison de molécules de clathrines sur les adaptines : formation d’un
puits qui entraîne l’invagination de la membrane.
➢ Ceci est permis par les molécules de clathrines qui ont une structure
telle qu’elles vont obliger la membrane à se déformer et à former une
vésicule.
➢ Fermeture et détachement de la vésicule par une GTPase, la dynamine.
➢ Migration des vésicules grâce au cytosquelette (microtubules).
➢ Perte du manteau de clathrine grâce à des protéines chaperonnes.
➢ Les molécules de clathrine retournent à la membrane pour y être
recyclées et former d’autres molécules d’endocytose
➢ Les vésicules nues rejoignent le système endosomal pour former un
endosome précoce.
❖ Les molécules de clathrine :
➢ Sont des complexes protéiques de 180 kDa
➢ Constitués de 3 longues chaînes polypeptidiques et 3 chaînes
courtes formant une structure appelée triskelion.
➢ Assemblage spontané en milieu aqueux qui va permettre la
formation de la vésicule.
❖ La clathrine s’assemble d’abord avec de l’adaptine :
➢ Formation d’un complexe ß-adaptine-clathrine qui forme une «
corbeille » de 8 hexagones et 12 pentagones qui forcent la
membrane à former une vésicule.
❖ La molécule d’adaptine sert donc d’intermédiaire entre la clathrine et la
membrane plasmique, elles vont fixer l’enveloppe de clathrine sur la
membrane grâce à des récepteurs membranaires.
(Le prof a mis une vidéo montrant le processus de pinocytose à manteau de
clathrine dans la vidéo 4 de la série compartiment membranaire.)
Quesque la LDL
as du cholestérol :
❖ Les molécules de cholestérols absorbées lors de la digestion vont
s’associer sous forme de petits agrégats.
❖ Ces agrégats associent à la fois des phospholipides, du cholestérol et
une protéine (= ligand spécifique capable d’être reconnu par les
récepteurs du LDL).
❖ Ces molécules de cholestérol sont emballées dans les LDL.
❖ Les LDL (Low Density Lipoprotein) sont des molécules lipidiques de
petite densité (elles contiennent différentes molécules lipidiques en
proportion variable, dont le cholestérol).
❖ Fixation des LDL sur leurs récepteurs membranaires spécifiques.
Et phénomènes de migration dans la membrane qui va permettre leur
rassemblement dans des zones qui vont permettre leur endocytose.
❖ Elles migrent et vont se rassembler dans des zones où vont se former
des puits recouverts de clathrine et d’adaptine.
❖ Puis mécanisme d’endocytose
➢ Pincement de la vésicule par la dynamine permettant son
internalisation.
➢ La vésicule se détache grâce à l’hydrolyse du GTP par les
molécules de dynamine (qui ont la capacité de se resserrer
pour former un sphincter qui va permettre la formation d’une
vésicule).
❖ Formation d’un endosome précoce (= c’est une vésicule internalisée). Déshabillement de la vésicule et recyclage du manteau de
clathrine, grâce aux molécules chaperonnes de type HSP70
nécessitant de l’énergie aussi fourni grâce à l’hydrolyse de l’ ATP .
❖ Les endosomes se chargent grâce aux pompes H+/ATPase qui sont
sur la membrane.
❖ La diminution du pH permet le détachement des LDL de leurs
récepteurs (l’endosome est alors dit tardif car arrive plus tard que
les autres endosomes dans la série des endosomes).
❖ A partir de cet endosome, les LDL (détachés de leurs récepteurs)
sont ensuite transmis dans le compartiment lysosomal.
❖ A partir de cet endosome tardif, formation de bourgeonnements
contenant les récepteurs libres sur leur membrane.
❖ Une vésicule de recyclage des récepteurs est ainsi formée.
❖ Elle va rejoindre la membrane plasmique par un phénomène
d’exocytose et pourra être recyclée.
Quesque la potocytose
Déshabillement de la vésicule et recyclage du manteau de
clathrine, grâce aux molécules chaperonnes de type HSP70
nécessitant de l’énergie aussi fourni grâce à l’hydrolyse de l’ ATP .
❖ Les endosomes se chargent grâce aux pompes H+/ATPase qui sont
sur la membrane.
❖ La diminution du pH permet le détachement des LDL de leurs
récepteurs (l’endosome est alors dit tardif car arrive plus tard que
les autres endosomes dans la série des endosomes).
❖ A partir de cet endosome, les LDL (détachés de leurs récepteurs)
sont ensuite transmis dans le compartiment lysosomal.
❖ A partir de cet endosome tardif, formation de bourgeonnements
contenant les récepteurs libres sur leur membrane.
❖ Une vésicule de recyclage des récepteurs est ainsi formée.
❖ Elle va rejoindre la membrane plasmique par un phénomène
d’exocytose et pourra être recyclée.
Quesque la Marco pinocytose
Formation de macro-pinosomes qui ne sont pas recouverts de
clathrine.
❖ Ce sont des vésicules lisses
❖ Volumineux : jusqu’à 500 nm de diamètre voire plus en réponse à
certains facteurs de croissance.
❖ Se forme sous certaines conditions comme la réponse à des
facteurs de croissance ou à des agents carcinogènes.
Quesque la phagocytoses
❖ Mécanisme d’entrée dans la cellule permettant la création de
phagosomes, cellules de très grande taille (visibles au MO).
❖ Absorption d’éléments entiers et de gros volume pathogènes ou
non et digestion au sein de la cellule qu’on appelle phagocyte.
❖ Phagocytose effectuée par des cellules spécifiques :
macrophages, granulocytes ou globules blancs
❖ Nécessite beaucoup d’énergie.
❖ Mécanisme :
➢ 1) Opsonisation : Quand un organisme est infecté par une bactérie par
exemple, fixation d’opsonines (anticorps) sur la paroi bactérienne
permettant l’adhérence à la cellule phagocytaire.
➢ 2) Chimiotactisme : Attirance entre la cellule phagocytaire et la cellule
➢ 3) Phagocytose : Contact entre la cellule phagocytaire et la bactérie
puis formation de pseudopodes qui entourent la bactérie
(mouvements de la membrane) : formation d’un phagosome puis
fusion avec des vésicules chargées d’hydrolases acides.
➢ 4) Digestion : Destruction des bactéries avec mort possible de la
cellule phagocytaire.
Quesque le système endosomal
L’ensemble de ces systèmes d’endocytose converge vers la formation du
système endosomal.
❖ Un endosome est une vésicule internalisée, issue de l’endocytose,
généralement en périphérie de la cellule.
❖ Il existe deux sortes d’endosomes
➢ Les endosomes précoces
■ Servent de compartiment de tri
■ On les retrouve en périphérie de la cellule et les molécules
endocytés sont soit recyclé vers la membrane plasmique,
soit transférés vers la voie lysosomale pour y être
dégradés
➢ Les endosomes tardifs
■ Correspondent à ceux dont les molécules doivent y être
dégradés, elles vont passer dans la voie lysosomale.
■ Ces molécules sont transférées d’un endosome précoce à
un endosome tardif qui est plus proche du noyau.
■ Ceci se fait par l’intermédiaire de corps multi- vésiculaires
(ils font aussi la navette entre les deux types d’endosomes).
■ Cet endosome tardif donne naissance par
bourgeonnement de sa membrane à des vésicules de
transport des récepteurs jusqu’au réseau transgolgien.
Lors de la maturation des endosomes,
❖ Ces récepteurs ont une étiquette particulière : ce sont des récepteurs au
mannose-6-Phosphate
❖ Les lysosomes ne contiennent alors plus ces récepteurs. Il y règne un pH
acide et les hydrolases venant de l’appareil de Golgi vont donc pouvoir
fonctionner .
❖ Lors de la maturation des endosomes, acidification progressive de
l’intérieur des vésicules par l’entrée progressive de pompes à protons :
➢ Les vésicules bourgeonnantes ont un pH de 7 initialement.
➢ En fusionnant, elles forment des endosomes précoces dont le pH
diminue progressivement à 6,0 – 6,2.
➢ S’ensuit une étape de maturation formant les endosomes tardifs
avec un pH d’environ 5,5 jusqu’à un pH de 5 dans les lysosomes.
❖ L’acidification permet la dissociation récepteurs/ligands autrement dit :
➢ L’arrivée d’hydrolases portant le mannose-6-Phosphate vers les
endosomes tardifs permet la formation des lysosomes.
➢ Le pH acide permet le détachement des hydrolases portant le
mannose-6-Phosphate de leurs récepteurs. Et leur libération dans
l’endosome tardif.
➢ Les récepteurs mannose-6-Phosphate via lesquels sont arrivées
les hydrolases acides sont ensuite recyclés en retournant vers
l’appareil de Golgi via des vésicules de recyclage.
Quesque Lexocythose
ortie de particules par mouvement de membrane.
❖ Gain de membrane.
❖ Présente chez TOUTES les cellules eucaryotes sauf les globules rouges.
❖ Les molécules excrétées peuvent être des substances produites par la cellule/déchets à
éliminer.
❖ Les vésicules proviennent du réticulum endoplasmique, passent par l’appareil de Golgi et se
dirigent vers la membrane plasmique pour fusionner et libérer leur contenu.
❖ Le déplacement des vésicules se fait le long du cytosquelette à l’aide de protéines motrices.
Quels sont les deux grands type dexocytose
Exocytose
constitutive ou
continue
❖ Vésicule : porte un manteau de coatomères : COP
❖ Mécanisme permanent
❖ Transport de molécules nécessaires au renouvellement des
constituants de la membrane plasmique et de la matrice
extra-cellulaire.
❖ Molécules comme les protéines membranaires produites dans le
RE ou l’ AG qui passent par le réseau trans-golgien, mais aussi
d’autres substituants fabriqués dans la cellule.
Exocytose
induite,
controlée,
discontinue ou
provoquée
❖ Vésicule : porte un manteau de clathrine.
❖ Mécanisme NON permanent : des ligands spécifiques se fixent à
des récepteurs membranaires après stimulation extérieure de la
cellule.
❖ Transport de molécules destinées à la sécrétion (ex : hormones,
facteurs de croissance, mucus et enzymes de cellules digestives),
aux lysosomes (enzymes lysosomiales) ou aux phagosomes.
❖ Avant la fusion avec la membrane plasmique, les vésicules perdent leur manteau
(de coatomères pour l’exocytose continue, de clathrine pour l’exocytose induite).
Etapes de la biosynthèse des phospholipides
On distingue plusieurs étapes :
➢ 1) Les dérivés Acetyl coA s’ancrent dans la membrane
➢ 2) Transformés en un glycerol-3-phosphate
➢ 3) On retire le CoA
➢ 4) On obtient un acide phosphatidique
➢ 5) Perte du groupement phosphate de son CH2
➢ 6) Formation d’un diacylglycérol, on lui accroche un certain
nombre de chaînes variables, donnant des phospholipides
différents
❖ Les phospholipides nouvellement synthétisés (néosynthétisés) sont
incorporés à la membrane, transférés d’un feuillet à l’autre grâce à des
protéines flippases (= chaperon de bascule) ayant des vitesses de catalyse
variables (selon la longueur du lipide). Le greffage d’éventuels sucres
(comme le galactose ou l’acide sialique), sur les glycolipides, se fera plus
tard dans l’appareil de Golgi.
Compositions des tri glycérides
Ils sont constitués de 3 acides gras et 1 glycérol pouvant aussi s’appeler les
triacylglycérols.
❖ La synthèse se déroule dans le réticulum endoplasmique lisse (REL), à partir
de précurseurs provenant la plupart du temps du bol alimentaire (acides gras
+ monoglycérides).
❖ Production de triglycérides (dans les adipocytes, dans les cellules intestinales
mais aussi dans les hépatocytes).
➢ Adipocytes situés sous la peau, fonction de stockage des lipides où le
REL est particulièrement abondant.
❖ D’abord, acide phosphatidique est déphosphorylé en diglycérides.
❖ Puis, estérification sur la dernière fonction alcool pour former un triglycéride.
Biosynthèse du cholesterols
l existe 2 sources/origines de cholestérol
➢ 1) Apport alimentaire
■ Le cholestérol est transporté dans le sang grâce à des complexes
méta moléculaires appelés lipoprotéines LP (répartis en 5 classes)
qui vont associer le cholestérol estérifié avec des AG, des
triglycérides, des phospholipides et des protéines, avec l’élément
hydrophile dirigé vers l’extérieur de la membrane.
➢ 2) Synthèse endogène
■ Chez l’animal, elle s’effectue surtout au niveau des hépatocytes
(cellules majoritaires du foie qui constituent le parenchyme
hépatique avec un important réseau de REL, très développé).
■ Le cholestérol est d’abord synthétisé dans le cytoplasme à partir
de l’HydroxyMéthylGlutaryl Co-enzyme A (HMG-CoA).
■ Puis passe par des intermédiaires tels que le mévalonate puis en
farnésyl diphosphate afin d’être sous sa forme finale.
■ Le RE est engagé dans la synthèse des hormones stéroïdes (la
mitochondrie également).
Ex : La testostérone dans les cellules de Leydig
qui sont dans les testicules, la progestérone
dans le corps jaune des ovaires, la cortisone
dans les glandes corticosurrénales, sont
fabriquées à partir du REL, grâce entre autre,
au cholestérol.
Segregations des proteines 2 types de proteines
❖ Celles synthétisées sur les polysomes libres :
➢ Protéines cytosoliques
➢ Protéines destinées à certains compartiments internes tels que les
mitochondries, les peroxysomes ou le noyau.
❖ Celles synthétisées sur les polysomes liés au réticulum endoplasmique :
➢ Protéines de sécrétion, celles qui seront exportées comme on va
retrouver dans les vésicules sécrétoires lors de phénomènes
d’exocytose.
➢ Protéines intrinsèques des membranes, qui seront synthétisés sur
les polysomes liés au RE en passant du REG vers les dictyosomes
puis aller vers la membrane plasmique.
➢ Protéines destinées aux compartiments internes tels que les
lysosomes pour les cellules animales et vacuoles pour les cellules
végétales sont elles aussi synthétisées sur les polysomes liés au
réticulum.
Expérience
montrant la
localisation
des protéines
après leur
synthèse
1) On met les cellules en culture en présence d’un acide aminé radioactif :
la leucine tritiée.
❖ 2) La leucine radioactive va être utilisée lors de la synthèse protéique et va
donc être incorporée, ces protéines seront donc radioactives, ce qui
permet de les détecter .
❖ 3) On rince afin d’éliminer toute la leucine radioactive non utilisée par la
synthèse protéique.
❖ 4) On effectue un fractionnement subcellulaire, on obtient des fractions de
microsome rugueux radioactives.
❖ 5) On sépare ces fractions en 2 lots de microsomes rugueux et on ajoute
dans un 1er lot des protéinases (= enzymes détruisant les protéines) et
après un temps d’incubation on observe que les polypeptides
néosynthétisés sont intacts ce qui veut dire qu’ils n’ont pas été attaqués
par la protéinase et sont donc protégés par la membrane des microsomes.
Concernant le 2ème lot on ajoute une protéinase après traitement avec un
détergent (qui solubilise les membranes), les protéinases accèdent aux
protéines et les détruisent ainsi on observe des polypeptides
néo-synthétisés qui ont été dégradés.
❖ Conclusion : Les polypeptides néo-synthétisés sont donc bien à
l’intérieur de la membrane. Les peptides destinés à être sécrétés sont
localisés à l’intérieur de la lumière du REG, au moins en partie.
Protéines entrant
dans le REG pour
y poursuivre leur
synthèse
résence d’une séquence signal à l’intérieur du polypeptide qui va
déterminer la synthèse sur le RER des protéines destinées à être
incorporées dans les cavités du RER.
❖ Des ribosomes libres (cytosol) vont se fixer sur l’ ARNm au niveau d’une
séquence de 3 nucléotides appelés codons AUG. Cette action est
permise par la présence d’une séquence signal, de 16 à 30 acides
aminés de nature hydrophobes, placés en général en N-ter de la
chaîne.
1) La séquence signal est reconnue par une macromolécule : SRP,
particule cytosolique, avec 6 polypeptides différents, un ARN
d’environ 300 nucléotides (= ribonucléoprotéine : RNP), elle s’attache
à la fois au ribosome et au peptide signal.
2) La SRP s’introduit dans le site A du ribosome (arrêt temporaire de la
traduction, car elle va empêcher la fixation de l’ ARNt, jusqu’à ce que la
grande sous unité soit fixée sur le RE), par une liaison GTP
dépendante. Cela empêche la fixation de l’ ARNt correspondant au
codon.
Sans cet arrêt, la protéine finirait sa synthèse dans le cytoplasme et à
cause de problèmes de repliement, elle ne pourrait plus entrer dans
la lumière du réticulum.
3) La SRP , toujours liée au ribosome, va aller jusqu’à son récepteur
spécifique situé sur la membrane du REG pour s’y fixer . Elle conduit
ainsi le polysome jusqu’à la membrane du REG.
4) La fixation de SRP avec son récepteur permet l’ouverture d’un pore
aqueux : le translocon.
Pore aqueux situé sous la grande sous-unité du ribosome permet à la
protéine de passer, et sa séquence-signal s’attache à la paroi du canal.
Le polypeptide est synthétisé dans son intégralité par la lecture de
l’ ARNm.
La séquence signal se lie au canal aménagé dans la membrane, et dès
que le ribosome est fixé sur la membrane du RE, la SRP se sépare de la
séquence signal mais aussi du site A.
Cela autorise le début de la translocation, l’entrée de la protéine en
cours de synthèse dans la lumière du réticulum et donc la reprise de la
traduction. Cette étape nécessite l’hydrolyse de GTP .
5) Dès lors que le ribosome est fixé sur la membrane du RE la SRP se
détache du ribosome (hydrolyse du GTP par l’intermédiaire d’une
protéine G) permettant la reprise de la traduction et donc la synthèse
du polypeptide dans son intégralité, dans la lumière du REG (=
translocation c’est à dire l’entrée de la protéine
en cours de synthèse dans le RE).
Cas des protéines
transmembranaires,
destinées à rester
dans la membrane
plasmique
Parmi ces protéines, il en existe soit à traversée simple soit à
traversée multiple, c’est-à-dire qu’ils ont plusieurs passages
dans la membrane.
❖ Dans le polypeptide, il y a des séquences topogéniques
(hélicoïdales de 20 à 25 acides aminés hydrophobes)
➢ Avec 2 types de régions : séquence signal de départ et
séquence signal d’arrêt
➢ Selon leur place dans le polypeptide, cela aboutit à des
intégrations (= ancrage) de protéines différentes dans
la membrane.
➢ La protéine doit aussi avoir des séquences de
terminaison de transfert qui se fixent dans la
membrane.
❖ Formation d’un domaine transmembranaire, porteur d’une
extrémité C-ter dans le cytosol et N-ter dans la lumière du RE.
❖ Quand cette séquence signal est interne, il est aussi reconnu
par la SRP, le ribosome s’accole à son récepteur sur le RE et
synthétise la protéine.
❖ Mais dans ce cas, il ne joue pas le rôle de terminaison de
transfert : il est le signal d’initiation de transfert qui se lie à la
protéine en cours de translocation.
➢ Si les acides aminés chargés + sont surtout avant le
signal d’initiation alors l’extrémité N-ter sera dans le
cytosol et C- ter dans la lumière du réticulum.
➢ Si les acides aminés + sont surtout localisés après le
signal d’initiation alors l’extrémité C-ter sera dans le
cytosol et N-ter dans la lumière du réticulum.
Mise en évidence du transport des protéines par techniques biochimiques
Expérience 1 :
Mesure de
radioactivité
dans des
tubes
Mise en évidence du transport des protéines par techniques biochimiques
Expérience 1 :
Mesure de
radioactivité
dans des
tubes
Mise en culture de cellules du pancréas en présence de leucine tritiée :
❖ Lors de la synthèse de protéines, la leucine tritiée sera incorporée dans
la protéine synthétisée, celle-ci est donc marquée radioactivement.
❖ Les échantillons sont fractionnés à l’échelle subcellulaire, on obtient 4
fractions (une fraction microsome rugueux (RER), une microsome lisse
(REL + dérivés Ap. de Golgi), une des grains de sécrétion et la dernière
qui sera le surnageant) dont on mesure la radioactivité.
❖ C’est le pulse = période d’incubation avec l’acide aminé radioactif.
On mesure la radioactivité avec un compteur à scintillations
❖ On les incube ensuite avec des acides aminés non marqués pendant un
temps variable (= temps de chasse), et on mesure l’évolution de la
radioactivité.
❖ On reporte ensuite les valeurs de nos mesures de la radioactivité sur un
graphique, c’est ce qu’on observe avec les 4 courbes ci-dessus (Page 7)
Explication :
❖ La radioactivité initiale est élevée
dans les microsomes rugueux, puis
diminue.
❖ La radioactivité initiale est basse
dans les microsomes lisses, puis elle
augmente.
❖ Il existe donc un transfert de la
radioactivité des microsomes
rugueux aux microsomes lisses au
départ, c’est le transport de la
protéine du RER (rugueux) au Golgi (lisse).
❖ La radioactivité des microsomes lisses diminue ensuite.
❖ La radioactivité des grains de sécrétion ne fait qu’augmenter.
❖ Cela veut dire que les protéines sont acheminées des microsomes lisses
jusqu’aux grains de sécrétion où elles sont stockées.
C’est le terminus des protéines, là où la radioactivité va s’accumuler.
❖ La radioactivité du surnageant reste constante à un niveau de base. Le
surnageant représentant le contenu du cytosol, cela veut dire que les
protéines qui sont synthétisées ne vont jamais dans le cytosol.
En effet, elles se déplacent à l’intérieur du système endomembranaire,
et non du cytosol.
La quantité déjà présente représente la synthèse de base des protéines
cytosoliques.
Conclusion :
❖ Après leur synthèse dans le RE, les protéines passent d’abord dans
l’appareil de Golgi, sont stockées dans les grains de sécrétion depuis
lesquelles elles pourront être secrétées.
1) Mise en évidence du transport des protéines par techniques biochimiques (Suite)
Expérience 2 :
Autoradiographie
en MO
1) Mise en évidence du transport des protéines par techniques biochimiques (Suite)
Expérience 2 :
Autoradiographie
en MO
❖ Nos cellules pancréatiques sont marquées à la leucine tritiée (même
processus que l’expérience 1).
❖ On mesure leur radioactivité sur coupes, après 3 min de marquage,
puis après 10 min de chasse et enfin après 2h de chasse.
Observation :
❖ On observe une radioactivité importante dans le REG après 3
min de marquage.
❖ On observe un déplacement de la radioactivité dans le Golgi
après 10 min de temps de chasse.
❖ Après 2h de temps de chasse, les protéines sont dans les
vésicules de sécrétion puis potentiellement à l’extérieur de la
cellule.
Conclusion :
❖ Même expérience et même conclusion
❖ Néanmoins l’autoradiographie nous permet de visualiser le
cheminement de ces protéines radioactives.
) Différents
exemples de
processus de
maturation des
protéines
) Différents
exemples de
processus de
maturation des
protéines
❖ La maturation permet à la protéine d’acquérir sa forme définitive
et donc sa fonction.
❖ Sans ce processus elle est non fonctionnelle.
Fonctions des
protéines
chaperonnes (ex :
protéines HSP70,
protéines BIP)
Fonctions des
protéines
chaperonnes (ex :
protéines HSP70,
protéines BIP)
❖ Le repliement des protéines nouvellement synthétisées
❖ La renaturation des protéines
❖ L’assemblage correct des protéines et donc la protection en évitant
un repliement prématuré et donc l’agrégation des peptides voisins
❖ Elles facilitent le transfert des protéines vers d’autres organites (ex:
les mitochondries)
Exemple : clivage
protéolytique avec
l’insuline
Exemple : clivage
protéolytique avec
l’insuline
❖ L’insuline est une protéine hormonale :
➢ Permettant l’entrée du glucose dans les cellules.
➢ Elle est synthétisée dans les cellules bêta du pancréas.
❖ C’est une protéine de sécrétion libérée dans le sang.
❖ Elle possède une séquence signal lui permettant son entrée dans la
lumière du RE qui sera clivée lors de sa maturation.
❖ Elle est composée de deux chaînes A et B liées par des ponts
disulfures sous sa forme mature.
❖ L’insuline dérive d’un précurseur, la pré pro-insuline qui contient
une séquence signal permettant son entrée dans le REG.
➢ Son précurseur contient 3 chaînes : A, B et C
➢ Et subit un clivage au cours de son cheminement dans des
vésicules recouvertes dans les cellules bêta
ère étape :
➢ Synthèse de la pré-pro insuline à 3 chaînes au niveau des
ribosomes du RER, la pré pro-insuline entre dans les
citernes du RER via une séquence signal.
❖ 2eme étape :
➢ Le peptide signal est éliminé, formation de liaisons
disulfures entre peptide A et peptide B dans le RE ⇒
pro-insuline.
➢ Par des vésicules de transition la pro-insuline est amenée sur
la face CIS d’un dictyosome, transite ensuite dans le
compartiment par des sauts de vésicules.
➢ Sur la face TRANS du dictyosome, la pro-insuline est
concentrée dans des vésicules mantelées recouvertes de
clathrine.
➢ Ces vésicules vont finalement se détacher et migrer à la
surface en perdant leur manteau
❖ 3eme étape :
➢ C’est au moment du
déplacement de ces vésicules
que des enzymes, présentes
dans ces vésicules, vont
permettre le clivage
protéolytique (enzyme
protéase) de la pro-insuline
➢ Elimination de la chaîne C et formation de l’insuline mature
➢ Exportée par exocytose et donc se retrouver à l’extérieur.
❖ Le clivage protéolytique est retrouvé aussi dans les enzymes de la
digestion, les protéines intervenant dans la coagulation du sang et
les protéines de virus animaux comme le VIH.
➢ Le VIH, va dériver du clivage d’un long précurseur, qui
pendant la réplication du génome du VIH va utiliser une
protéase virale qui sera capable de découper les
polypeptides (chaînes) précurseurs pour en faire des
polypeptides de structure du virus.
➢ Cette protéase du VIH est une cible pour la mise en place
de traitement contre le VIH
AUTRES MODIFICATIONS DE LA PROTÉINE
Ancrage des
protéines
AUTRES MODIFICATIONS DE LA PROTÉINE
Ancrage des
protéines
❖ Rappel 1 : Ancrage des protéines pouvant se faire de 2 façons :
➢ Soit grâce à une GPI = Glycérophosphatidylinositol dans le
feuillet externe
➢ Soit par association de la protéine avec une longue chaîne
hydrocarbonée dans le feuillet interne, au cours de réactions
d’isoprenylations.
❖ Rappel 2 : Des modifications co ou post-traductionnelles établissant
des relations de protéines à la membrane par le biais de lipides, par
exemple :
➢ Glypiation (= ancre du GPI dans le RE de manière
co-traductionnelle)
➢ Myristoylation (co-traductionnelle)
➢ Palmitoylation
➢ Isoprenylation (post traductionnelle)
Glycosylation
Glycosylation
❖ Ces différents sucres (schéma ci-dessous) peuvent être incorporés
à la protéine pendant son transit dans les différents
compartiments endomembranaires.
❖ La glycosylation est un phénomène
séquentiel et commence dans le REG.
❖ Chez les eucaryotes, les glucides sont fixés à
3 ou 4 résidus d’acides aminés différents :
l’asparagine, la sérine, la thréonine, qui sont des acides aminés
polaires, et la lysine.
❖ On distingue 2 types de glycosylations :
N-GLYCOSYLATION O-GLYCOSYLATION
Les glucides sont liés à l’atome
d’azote, un groupe amide de
l’asparagine dans le RE.
Les glucides sont liés à un
groupe hydroxyle, un oxygène
de la sérine, de la thréonine ou
de la lysine dans le Golgi.
La principale différence :
❖ Dans la O-glycosylation,
les résidus glucidiques
sont accrochés un à un
❖ Tandis que dans la
N-glycosylation, un
sucre complexe sera
accroché sous la forme
d’un oligosaccharide.
1) AUTRES MODIFICATIONS DE LA PROTÉINE (Suite)
Mécanisme de la
N-Glycosylation
1) AUTRES MODIFICATIONS DE LA PROTÉINE (Suite)
Mécanisme de la
N-Glycosylation
❖ Il existe un précurseur de tous les
glucides liés au groupe amide
commun à toutes les cellules : un
oligosaccharide avec 14 résidus
glucidiques
➢ 2 N-acétylglucosamines
➢ 3 glucoses
➢ 9 mannoses
❖ L’oligosaccharide est d’abord construit sur la face cytosolique, sur un élément
lipidique fixé à la membrane du RE : le dolichol, constitué de 2 N- acetyl
glucosamines et 5 mannoses.
❖ Puis, basculement du dolichol vers la face luminale du RE
Avec ajout de 4 mannoses et 3 glucoses
Notre précurseur est activé, lié à 2 phosphates, prêt à être transféré sur un
groupement amide.
❖ Le précurseur est transféré en bloc à la chaîne polypeptidique en cours
d’élongation, au niveau d’une asparagine. C’est la N-glycosylation.
❖ Cette liaison se fait grâce à une enzyme, l’oligosaccharyl transférase :
➢ Reconnaissance, du dolichol
➢ Transfert sur une asparagine appropriée selon le contexte
➢ Séquence consensus Asp-Ser-X-Ser/Thr (pas forcément la 1ère
asparagine qui arrive à la lecture du ribosome)
➢ X peut être n’importe quel acide aminé, sauf la proline.
❖ Dans le RE, premièrement, 3 glucoses et 1 mannose sont amputés puis
passage dans le Golgi de la protéine glycosylée.
❖ Ensuite, grâce aux enzymes dans le Golgi, les protéines glycosylées sont
transformées sur leur structure et la composition de l’oligosaccharide.
❖ Dans la face CIS et la face médiane du Golgi :
Il y a un élagage ⇒ formation de deux grands types de protéines glycosylées
➢ Alpha (à mannose prépondérant) et Béta
■ La protéine alpha porte un oligosaccharide à mannose
prépondérant
■ La protéine bêta porte un oligosaccharide complexe.
Mécanisme de la
N-Glycosylation
(Suite)
❖ L’élagage se fait grâce à des glycosidases (= mannosidase ou glucosidase).
❖ Pour une protéine à oligosaccharide complexe, dans la face médiane
➢ Une N- acétylglucosamine transférase accroche une
N-acétylglucosamine
➢ 2 mannoses sont amputés par la mannosidase
➢ Et 1 fucose sera fixé
❖ Dans un deuxième temps, dans un compartiment trans, la forme alpha
recevra :
➢ 1 à 2 N-acétylglucosamines
➢ 1 à 3 N-acétylneuraminates
➢ Et un nombre variable de galactoses
❖ La quantité de résidus accrochés est fonction de l’état de différenciation
des cellules.
❖ Des sucres sont ajoutés à la forme bêta par des enzymes glycosyl
transférase.
❖ Finalement, les séquences oligosaccharidiques sont obtenues grâce à cette
activité séquentielle coordonnée de ces systèmes enzymatiques fixés sur
les membranes des compartiments du système endomembranaire.
❖ Et les sucres ajoutés à l’oligosaccharide dans la lumière de Golgi, sont
apportés par des systèmes de nucléotides jusqu’à leur site d’accrochage
(formation de l’UDP N-acétylglucosamine, de l’UDP galactose, du CMP
N-acétyl neuraminate).
Sulfatation
Sulfatation
❖ Un certain nombre de protéines sont sulfatées dans l’appareil de Golgi
grâce à des enzymes spécifiques :
➢ Les sulfo-transférases
➢ Liées à la membrane dans la face trans du Golgi
Modifications
post-
traductionnelles
qui ont lieu dans le
Golgi
Ce sont des phénomènes nombreux et localisés.
❖ Réseau cis golgien
➢ Phosphorylation
➢ Accrochage des oligosaccharides
❖ Golgi Cis
➢ Enlèvement de mannoses
❖ Golgi Médian
➢ Enlèvement de mannoses
➢ Addition de GlcNac
❖ Golgi Trans
➢ Addition de Gal
➢ Addition de NANA
❖ Réseaux Trans Golgien
➢ Sulfatation des tyrosines
➢ Sulfatation des hydrates de carbone
Comment se fait la progression, au sein du système endomembranaire, de ces protéines
synthétisées dans le RE ?
Mécanisme de
transport
Comment se fait la progression, au sein du système endomembranaire, de ces protéines
synthétisées dans le RE ?
Mécanisme de
transport
❖ Une vésicule bourgeonne au niveau d’un compartiment dit
donneur.
Cette vésicule est ensuite acheminée vers un compartiment
accepteur avec lequel elle fusionne.
❖ Cette fusion est permise par un système protéique à l’origine d’une
spécificité donneur-accepteur. C’est le système de reconnaissance
des compartiments cibles.
❖ Il mobilise notamment les protéines SNARE (récepteurs pour les
SNAP) NSF et NEM.
❖ Il existe différentes étapes au transport protéique :
➢ Le bourgeonnement
➢ Le transport vésiculaire avec le déshabillage de cette
dernière
➢ L’accostage du compartiment accepteur
➢ La fusion avec le compartiment accepteur
❖ Le mécanisme de reconnaissance est spécifique et mobilise des
protéines T-snare (T pour target, cible en anglais) portées par le
compartiment accepteur.
❖ Elles sont complémentaires de protéines V- snare (V pour vésicule)
portées par le compartiment donneur.
❖ Leur fusion va initier l’accostage.
❖ Par exemple dans le Golgi, chaque compartiment par exemple cis,
médian et trans portent un set de V-snare et T-snare spécifiques
(donc différents) afin que les vésicules cheminent dans un sens bien
déterminé.
II. TRANSPORT DES PROTÉINES DANS LE SYSTÈME
ENDOMEMBRANAIRE (suite)
Mécanisme de
transport (suite)
II. TRANSPORT DES PROTÉINES DANS LE SYSTÈME
ENDOMEMBRANAIRE (suite)
Mécanisme de
transport (suite)
❖ La formation du complexe entre V-snare et T-snare va attirer des
protéines de fusion comme NFS et SNAP permettant le
rapprochement et la fusion des membranes de la vésicule avec celle du
compartiment donneur .
❖ La reconnaissance des V-snare et T-snare n’étant pas suffisamment
fiable, il existe d’autres systèmes de sécurité, de vérification de la
reconnaissance, comme l’activité de protéines RAB qui sont des petites
protéines G permettant la reconnaissance de l’attachement V-snare et
T-snare.
❖ Les protéines V-snare et T-snare sont recyclées afin d’être réutilisées.
Ce système consomme néanmoins de l’énergie, notamment par
l’activation des effecteurs RAB via l’hydrolyse GTP en GDP.
❖ Ceci n’explique cependant pas comment la vésicule reconnaît le
compartiment cible.
❖ Cette reconnaissance se fait différemment, par le moyen de
glycosylation, c’est un système d’étiquetage.
La glycosylation a également un rôle dans la protection des protéines
contre les attaques enzymatiques et de configuration
tridimensionnelle et donc acquisition de leur fonction.
❖ Le rôle principal de ces chaînes latérales glycosylées est d’adresser vers
la bonne destination les protéines.
❖ L’appareil de Golgi joue un rôle de centre de tri des vésicules, et
détermine 3 voies principales :
➢ L’exportation via des vésicules de sécrétion
➢ L’incorporation à la membrane plasmique afin de recycler les
protéines membranaires : c’est la sécrétion constitutive.
➢ L’envoi des enzymes vers la voie lysosomale (ou voie lytique),
l’étiquette de cette voie est le Mannose-6-phosphate.
TRANSPORT DES PROTÉINES DANS LE SYSTÈME
ENDOMEMBRANAIRE (suite)
Mécanisme de
transport (suite)
TRANSPORT DES PROTÉINES DANS LE SYSTÈME
ENDOMEMBRANAIRE (suite)
Mécanisme de
transport (suite)
❖ Dans les cellules polaires comme les cellules épithéliales, c’est à
partir du Golgi que se fait le tri des protéines à destination apicales
et basolatérales.
❖ Il existe 3 possibilités d’adressage :
➢ (A) Le transport direct
■ Du réseau trans golgien vers le domaine apical
■ Via une signalisation par des domaines lipidiques,
de type raft ou radeau, ou basolatéral par des
vésicules spécifiques.
➢ (B) Le transport indirect
■ Les protéines néosynthétisées sont envoyées au
hasard vers les pôles apicaux ou basolatéraux
■ Puis, survient un retour sélectif endosomal depuis
lequel les protéines seront adressées au bon
compartiment.
■ Ce mécanisme intervient dans la distribution de
certaines protéines membranaires comme par
exemple la Na+/K+ ATPase ou certaines molécules
d’adhérence.
➢ (C) Le transport spécifique aux hépatocytes
■ Possèdent plusieurs pôles basolatéraux et apicaux.
■ Les protéines néosynthétisées sont envoyées
d’abord dans la région basolatérale puis se
déplacent vers la région apicale par transcytose (=
vésicule du pôle basolatéral au pôle apical
VOIE LYSOSOMALE
Voie générale
VOIE LYSOSOMALE
Voie générale
❖ Les lysosomes reçoivent du matériel à dégrader par au moins 3 voies
différentes : les phagolysosomes, les endosomes et les
autophagosomes.
❖ Par ailleurs, il existe 3 voies de distribution des enzymes lysosomales :
➢ Dans la voie endosomale
■ Les vésicules contenant des hydrolases acides
fusionnent avec les endosomes tardifs.
■ Ces vésicules sont des navettes entre l’appareil de Golgi
et leur compartiment cible.
■ Lorsque les endosomes tardifs perdent leur récepteur
mannose 6 phosphate ils deviennent des
pré-lysosomes.
➢ Dans la voie lysosomale
■ Les vésicules à hydrolase confluent directement vers les
lysosomes
■ Les récepteurs mannose 6 phosphate sont recyclés avant
la fusion pour apporter de nouvelles hydrolases aux
lysosomes.
➢ Il y a aussi une voie sécrétoire
■ Dans les cellules, voie beaucoup moins importante, 10%
des enzymes sont excrétées dans le milieu intercellulaire
par exocytose.
❖ L’accrochage d’un marqueur particulier, donne aux hydrolases
lysosomales une étiquette spécifique indiquant la bonne adresse de
livraison. Ce marqueur est identique pour toutes les hydrolases.
❖ Les récepteurs au mannose-6-phosphate incorporés à la membrane
plasmique seront recyclés par des vésicules à endocytose recouvertes.
❖ Comme pour les protéines exportables, les hydrolases lysosomales sont
synthétisées dans le REG, passent dans la cavité du réticulum et
transitent par l’appareil de Golgi selon un processus classique.
❖ Les vésicules de transport qui vont délivrer les protéines vers les
lysosomes vont bourgeonner du réseau trans golgien et doivent
incorporer les protéines lysosomales en excluant les autres.
❖ Elles sont repérées grâce à l’accrochage d’un marqueur particulier qui
donne aux hydrolases lysosomales une étiquette spécifique indiquant la
bonne adresse vers laquelle elles doivent être livrées.
VOIE LYSOSOMALE (Suite)
Voie générale
(Suite)
VOIE LYSOSOMALE (Suite)
Voie générale
(Suite)
❖ Ce marqueur est le même pour toutes les hydrolases : le mannose 6
phosphate. Il est accroché dès le compartiment cis du dictyosome sur
les enzymes de type hydrolase.
❖ Dans le réseau transgolgien, il y a des récepteurs spécifiques au
mannose 6 phosphate
➢ Ils accrochent les hydrolases lysosomales, forment des
vésicules de transport recouvertes de clathrine.
➢ La clathrine va permettre le bourgeonnement en formant un
manteau autour de la vésicule.
➢ Ensuite, la vésicule se dénude en perdant son manteau de
clathrine, puis par un système V-SNARE et T-SNARE fusionne
avec un endosome tardif dans lequel le ph est acide.
➢ Enfin, les hydrolases se détachent de leur récepteur du fait
d’un pH trop acide, et sont déphosphorylées : les vésicules
ainsi obtenues sont des lysosomes.
❖ Les récepteurs au mannose 6 phosphate se regroupent ensuite dans
les lysosomes. Des vésicules recouvertes de clathrine bourgeonnent,
se dénudent et retournent au réseau transgolgien, permettant le
recyclage des récepteurs.
❖ Les hydrolases et les déchets non réutilisables sont soit exocytés soit
stockés dans le cytoplasme sous forme de corps résiduels.
Voie lysosomal Rôle dans le
développement
Rôle dans le
développement
❖ Par exemple, au cours du développement, sous la forme de têtard,
les amphibiens ont une queue qui sera perdu durant le phénomène
de métamorphose, grâce à une activité intense de la voie
lysosomale des cellules de la queue et des macrophages, qui vont
finir par la faire disparaître.
❖ Mais aussi, au cours de l’organogenèse du poulet, régression des
canaux de Wolff et des canaux de Müller chez le mâle grâce à de
fortes activités lysosomales.
❖ Autres moments, exemples d’activités intenses de la voie
lysosomale : thymus, tissus osseux, spermatozoïde, glandes
mammaires au moment de la fin de la lactation
pathologies liées à des mutations dans les gènes
codants pour des hydrolases lysosomales
❖ Il existe des pathologies liées à des mutations dans les gènes
codants pour des hydrolases lysosomales
➢ Accumulation de produits non digérés aboutit à un
mauvais fonctionnement des lysosomes et éventuellement
à la mort cellulaire.
❖ Comme l’accumulation de cristaux dans les lysosomes peut
provoquer une rupture de la membrane lysosomale
➢ Les cristaux de silice dans la silicose
➢ Les cristaux d’amiante dans l’asbestose
➢ Les cristaux d’urate de sodium dans la goutte
❖ Un exemple dans le cerveau, la mort de certains neurones
peut conduire à des retards mentaux et même le décès de
certains enfants.
V. A RETENIR – POINTS CLÉS
❖ Activités physiologiques RE et AG
❖ Ségrégation des protéines
❖ Transport des protéines
❖ Maturation des protéines
❖ Adressage des protéines
❖ Voie lysosomale (voie générale)
❖ Lysosomes et développement
❖ Lysosomes et pathologies
Par quoi est porte la fonction OH
Fonction hydroxyle portée par le carbone : R-OH
Les 3 classe d’alcools
3 classes d’alcool :
Primaires, Secondaires, Tertiaires
Isomérie de alcool
Isomérie de chaîne et de position possible
2 OH dans la même molécule : diol
>2 OH dans la même molécule : polyol
Synthèse des oxo 1 er methods
C’est une méthode industrielle qui permet de valoriser la formation de
sous-produits tel que l’oxyde de carbone et le dihydrogène.
Lorsque on soumet ces deux produits en présence d’un catalyseur (oxyde
de Zinc) à 350°, cela permet la synthèse du méthanol.
Hydratation des
alcènes
(2ème méthode)
On peut aussi obtenir des alcools à partir d’alcènes via une réaction
d’hydratation en présence d’eau et d’acide sulfurique.
Formation de l’alcool le plus substitué par les
groupements électrodonneurs.
b. Préparation des alcools (suite)
Oxydation
ménagée
(Hydroxylation)
b. Préparation des alcools (suite)
Oxydation
ménagée
(Hydroxylation)
Formation de diols à partir d’oxydation ménagée d’alcènes grâce au
permanganate de potassium dilué dans l’eau.
Création du diol cis
Oxydation
+
Hydroxylation
Oxydation
+
Hydroxylation
Oxydation suivie d’une hydroxylation d’un alcène. L’oxydation se fait via une
réaction d’époxydation avec de l’acide peracétique.
1ère étape de synthèse : Formation d’un époxyde
2ème étape de synthèse : On ouvre l’époxyde par de l’eau.
Formation du diol trans
Hydroboration
(3ème méthode)
On peut obtenir des alcools via la réaction d’hydroboration d’alcènes.
Formation de l’alcool le moins substitué par les groupements
électrodonneurs (anti-Markovnikov).
La première étape est la formation du trialkylborane suivi d’une oxydation par
de l’eau oxygénée en milieu basique.
C C
C C
KMnO4
O O
H2O
Mn
O O- K+
C C
HO OH
diol cis
glycol
C C
C C
1) CH3CO3H
HO
OH
2) H2O
addition cis
formation d’un alcool
primaire
Remarque: Peu importe la réaction, qu’elle soit en Markovnikov ou anti-
Markovnikov, on obtient toujours le Carbocation le plus stable.
b. Préparation des alcools (suite)
A partir
d’organométalliques
Préparation des alcools (suite)
A partir
d’organométalliques
♦ 1ère réaction : addition
nucléophile
Sur les aldéhydes, on
obtient des alcools
primaires et
secondaires.
Sur les cétones, on
obtient des alcools
tertiaires.
Sur les dérivés d’acides,
on obtient des alcools
tertiaires.
♦ 2ème réaction : époxydation
suivie d’une réaction d’ouverture :
Réaction faite à l’aide d’un
organomagnésien.
Elongation de la chaîne de 2
carbones
b. Préparation des alcools (suite) A partir des dérivés
halogénés
On peut aussi synthétiser des alcools via des réactions de substitution
nucléophiles à partir de dérivés halogénés.
Dans le cas d’halogénures primaires, on aura une réaction de
type SN2.
Dans le cas d’halogénures tertiaires, on privilégiera une réaction
de type SN1.
I. Les alcools
c. Propriétés chimique
La liaison OH est une liaison très polarisée avec un hydrogène mobile.
Liaison acide
Sur l’oxygène, il y a la présence de doublets d’électrons.
Propriétés basiques et nucléophiles
La liaison carbone-oxygène est polarisée dans le sens +δ => -δ.
Réactions de substitution nucléophile et d’élimination
Le carbone d’une fonction alcool est oxydable.
Réactions d’oxydation pour les alcools primaires et secondaires
Proprieter basique des alcoools
Les alcools ont des propriétés basiques dues aux doublets libres de
l’oxygène. Cette réaction acide-base permet au groupement hydroxyle
d’être substituable. Si le groupement OH n’est pas protoné, c’est un
mauvais groupe partant.
La réaction acide-base se fait à partir d’acides extrêmement forts. Les
acides utilisés sont des acides minéraux (HCl, HI, HBR). La réaction est
équilibrée.
Obtention d’un ion hydroxonium
Les alcools, par l’intermédiaire de leur doublet, réagissent avec des
acides de LEWIS. C’est une réaction acide-base de LEWIS.
Liaison entre le doublet de l’oxygène et la lacune électronique
de BF3.
Le Zinc présente une lacune électronique. Il peut aussi faire des réactions
acide-base de LEWIS avec le doublet de l’oxygène. Le produit obtenu est
le produit de la réaction acide base de LEWIS.
Le doublet de l’oxygène de l’alcool joue le rôle de base de LEWIS
La lacune électronique de ZnCl2 joue le rôle d’acide de LEWIS
des alcools protonés sont les suivantes. Dans tous les cas,
les pKa quelle que soit la classe de l’alcool protoné sont négatifs.
Donc, pour protoner un alcool, il faut un acide plus fort que ces pKa. Dans
les couples acide-base, hydroxonium-alcool, l’alcool joue ainsi le
rôle de base.
Proprieter acides des alcools
Les alcools sont des acides très faibles.
Ils peuvent être déprotonés pour donner un ion alkoxyde ou un
alcoolate. L’alcool dans le couple acide-base ici est un acide. Les pKa du
couple alcool-alcoolate varient entre 15 et 19.
15 < pKa < 19
Propriétés acido-basique (suite des alcools
Propriétés acido-basique (suite)
Les alcools tertiaires seront donc les bases les plus fortes. (pKa=19)
Les alcools et alcoolates primaires seront donc les bases les moins fortes. (pKa=15)
L’acidité est fonction de l’encombrement stérique et des effets électroniques.
Ordre d’acidité : primaire> secondaire> tertiaire
Les alcools réagissent violemment avec le sodium.
Pas une réaction acide-base mais une réaction d’oxydoréduction
Sodium métallique de red/ox 0 et transformé en sodium de red/ox +1.
Par conséquent, les alcools sont donc des composés amphotères car ils possèdent des propriétés
basiques et des propriétés acides.
Ré
Réaction d’éthérification
Réaction de
Williamson
( 2 étapes)
Réaction d’éthérification
Réaction de
Williamson
( 2 étapes)
D’abord, réaction acide-base entre un alcool et une base choisie.
Formation d’un alcoolate plus nucléophile et réagit à basse
température via une réaction de type SN2
Formation d’un éther
Attention, si on augmente la température, la réaction SN2 sera en
compétition avec la réaction E2.
Les bases utilisées pour cette réaction sont l’hydrure de sodium (NaH),
l’amidure de sodium (NaNH2) pour les alcools aliphatiques, la soude
(NaOH) et la potasse (KOH) pour les alcools aromatiques. L’hydroxyle
d’un alcool aromatique a un pKa plus faible que l’hydroxyle d’un alcool
aliphatique. Ceci est dû à la conjugaison avec le cycle aromatique décrit
dans le cours sur les effets électroniques.
Réaction de
Williamson
(2 étapes)
Réaction de
Williamson
(2 étapes)
Le pKa est de 10 et le réactif décrit se nomme le phénol qui sera déprotoné
par la soude pour conduire à la formation d’un phénate nucléophile, puis
il y a :
Réaction entre le phénate et l’iodure de méthyle
Formation d’un éther où on a remplacé l’hydrogène par un
groupement méthyl
Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène
Réactions
Estérification
par les acides
carboxyliques
Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène
Réactions
Estérification
par les acides
carboxyliques
Lorsque l’on fait réagir un alcool en présence d’un acide carboxylique
catalysé par les ions H+ d’un acide minéral :
Formation d’un ester
Réaction non totale
Cette réaction est totalement équilibrée et on peut obtenir au mieux
66 % d’ester.
Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène (suite)
Estérification par
les chlorures
d’acides ou
anhydrides
d’acides
Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène (suite)
Estérification par
les chlorures
d’acides ou
anhydrides
d’acides
Les chlorures d’acides réagissent avec des alcools pour conduire à la
formation d’un ester via une réaction d’addition-élimination.
Réaction pouvant être catalysée par une base (triéthylamine,
pyridine)
Réaction totale
Si on remplace un chlorure d’acide par un anhydride d’acide, on peut faire
le même type de réaction.
L’alcool réagira via une réaction d’addition-élimination sur le carbonyle de
l’anhydride.
Formation d’un ester
Réaction pouvant être catalysée par une base qui est une amine
tertiaire tel que triéthylamine ou la pyridine.
Réaction des alcools avec les
alcènes
Les alcools sont capables de réagir avec des alcènes en présence d’ions H+.
1ère étape : Réaction d’addition-électrophile de la double liaison vis-à-vis
de H+
Formation d’un carbocation
Celui-ci est le plus substitué par les groupements électrodonneurs
2ème étape : Addition de l’alcool nucléophile sur ce carbocation
Formation d’un éther après déprotonations
Réaction qui suit la règle de Markovnikov
Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène (suite)
Réaction avec les dérivés carbonylés
Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène (suite)
Réaction avec les dérivés carbonylés
Cette réaction est une réaction d’addition-nucléophile d’un alcool sur un dérivé carbonylé pour
conduire à la formation d’un hémiacétal. La réaction fonctionne aussi bien avec les cétones et les
aldéhydes.
La 1ère étape peut être catalysée par les ions H+ ou les ions OH-
.
La réaction est totalement équilibrée et les hémiacétals ne sont pas stables.
Transformation des hémiacétals en acétal en milieu H+
OU
Réaction de béta-élimination pour reformer l’acétone ou l’aldéhyde
La transformation d’un hémiacétal en acétal se fait par l’intermédiaire d’une substitution nucléophile
(possible uniquement en milieu H+).
La transformation d’un hémiacétal en cétal est équilibrée.
Catalyse impossible en milieu basique
Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène (suite)
Mécanisme de formation des hydrates et hémiacétals
Etape 1
Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène (suite)
Mécanisme de formation des hydrates et hémiacétals
Etape 1
Cette première réaction est l’activation du caractère électrophile par
protonation de l’atome d’oxygène. C’est une réaction acide-base :
Formation d’un oxonium stabilisé par mésomérie et activation du caractère
nucléophile du dérivé carbonylé.
Etape 2 Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène (suite)
Mécanisme de formation des hydrates et hémiacétals
C’est l’attaque nucléophile de l’alcool sur le dérivé carbonylé protoné. Le
carbone ainsi activé est très électrophile.
La fonction hydroxyle de l’alcool peut donc réagir sur le carbone
électrophile de ce dérivé carbonylé.
Formation d’un hémiacétal protoné
Etape 3 Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène (suite)
Mécanisme de formation des hydrates et hémiacétals
C’est la déprotonation de l’hémiacétal. Les hémiacétals protonés ne sont
pas stables, ils perdent très rapidement un ion H+.
Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène (suite)
Mécanisme de formation des Acétals
Les hémiacétals ne sont pas stables, ils reviennent soit à la forme d’un dérivé carbonylé soit à une
transformation en acétal si on ajoute une deuxième molécule d’alcool. La réaction est possible
uniquement en milieu H+. Il est nécessaire de générer un groupe partant qui sera H2O.
Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène (suite)
Mécanisme de formation des Acétals Etape 1
Etape 1
C’est une réaction de protonation par l’acide sulfurique de cet hydroxyle
de l’hémiacétal.
Formation d’un hydroxonium
Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène (suite)
Mécanisme de formation des Acétals Etape 2
Etape 2
C’est une substitution nucléophile de l’alcool sur l’hémiacétal protoné. La
réaction se fait encore rapidement.
Formation d’un acétal protoné
Etape 3 Propriétés nucléophiles dues au doublet de l’oxygène (suite)
Mécanisme de formation des Acétals
On a ici la déprotonation de l’acétal pour conduire à la formation du produit
déprotoné et la libération de H+. Dans cette réaction, H+ est utilisé pour les
étapes d’activation que ce soit pour le dérivé carbonylé ou l’hémiacétal. Il
est rendu à chaque fois au milieu réactionnel en fin de réaction.
H+ est ainsi un catalyseur
Les acétals sont stables et conservables contrairement aux hémiacétals. La
réaction est équilibrée dans les 3 étapes, si bien qu’il sera très facile de
déprotéger un acétal et de le retransformer en dérivé carbonylé.
Les alcools
f. Réactions touchant la liaison C-O
Les alcools
f. Réactions touchant la liaison C-O
Le carbone est électropositif, l’oxygène est électronégatif, la liaison est polarisée dans le
sens δ + sur le carbone, δ – sur l’oxygène.
La liaison carbone-oxygène est polarisée
Cette liaison est très difficile à rompre car le groupement OH par l’intermédiaire de OH- est un
très mauvais groupe partant. Néanmoins s’il est protoné, il peut être transformé en H2O qui devient
un très bon groupe partant.
Pour avoir une rupture de la liaison C-O, il faudra toujours protoner le groupement.
Obtention d’un très bon groupe partant
Les alcools
f. Réactions touchant la liaison C-O (suite)
Réaction avec des acides halogénés HX
Les alcools
f. Réactions touchant la liaison C-O (suite)
Réaction avec des acides halogénés HX
Les alcools peuvent réagir avec des acides halogénés, les pKa des acides halogènes sont négatifs.
Premièrement, la protonation de la fonction alcool permettra d’obtenir un bon groupe partant.
L’halogénure pourra réagir via une substitution nucléophile sur cet alcool activé.
Le mécanisme de la réaction SN1 ou SN2 dépend de la nature de l’alcool
Réaction équilibrée pour les alcools primaires (réaction SN2) et secondaires (réaction SN2 ou SN1) Elle
peut être déplacée par ajout d’un déshydratant ou par complexation par ZnCl2. Réaction totale pour
les alcools tertiaires (réaction SN1).
f. Réactions touchant la liaison C-O (suite)
f. Réactions touchant la liaison C-O (suite)
Si on résume le schéma de l’action des acides minéraux sur les alcools, on entend par acide
minéraux : acide chlorhydrique, acide brome hydrique, acide iodhydrique et non l’acide
fluorhydrique considéré comme un acide moyennement fort (cela ne signifie pas qu’il n’est pas
dangereux, car les ions F- sont très nocifs).
1ère étape dans tous les cas : Protonation de la fonction alcool par les ions H+ afin de
générer un groupe partant.
Dans le cas des alcools primaires, la réaction de substitution nucléophile se fera
préférentiellement par un mécanisme de type SN2.
Dans le cas des alcools secondaires et des alcools tertiaires, le mécanisme SN1 est souvent
privilégié. On passe alors par un carbocation qui peut réagir de deux manières différentes :
Il réagit avec un nucléophile pour former la liaison carbone - nucléophile
(mécanisme SN1 à basse température).
Il réagit via une réaction d’élimination de l’ion H+ (mécanisme E1 à haute
température).
I. Les alcools
f. Réactions touchant la liaison C-O (suite)
Méthodes d’obtention de dérivés halogénés
I. Les alcools
f. Réactions touchant la liaison C-O (suite)
Méthodes d’obtention de dérivés halogénés
Pour obtenir des dérivés halogénés, on préférera utiliser des méthodes qui ne passent pas par la
formation d’un carbocation.
Ces carbocations entraînent une racémisation et peuvent aussi se réarranger. Il existe ainsi
différentes méthodes pour synthétiser des dérivés chlorés ou des dérivés bromés sans passage par
un carbocation.
1ère méthode
La plus connue est l’utilisation du chlorure de thionyl SOCl₂ qui
transforme en une seule étape la fonction OH en fonction halogénique.
2ème méthode
C’est l’utilisation du chlorure d’oxalyl (COCl)2,
de PCl5 ou l’utilisation de
PCl3 qui marche bien pour tous les alcools.
Pour transformer des alcools en dérivés bromés, on peut utiliser des
dérivés du phosphore tels que PBr5 ou PBr3. Cependant, ces derniers
ne marchent pas bien pour les alcools primaires et secondaires
(formation de P(OR)3).
Déshydratation
intramoléculaire
Déshydratation
intramoléculaire
C’est une réaction béta élimination.
Réaction catalysée par des acides minéraux concentrés tels que
H2SO4 et H3PO4.
La réaction de déshydratation s’effectue à haute température
(température de réaction de l’ordre de 180°).
La formation de l’alcène suit la règle de Zaitsev.
Formation de l’alcène le plus substitué par les groupements
électro donneurs.
Déshydratation
intermoléculaire
Déshydratation
intermoléculaire
Si on diminue la température on a une réaction de déshydratation
Intermoléculaire
Catalysée par des ions H+ de H2SO4 concentrés.
La réaction est une substitution nucléophile
Formation d’éther
Si on part d’un mélange d’alcool : R’OH et R-OH
Obtention de tous les éthers symétriques (R-O-R ou R’-O-R’)
Obtention de tous les éthers dissymétriques (R’-O-R)
180°
R’OH +R-OH
H+
140°C
R-O-R
Réactions touchant la liaison C-O (suite)
Oxydation
Réactions touchant la liaison C-O (suite)
Oxydation
Les alcools primaires et secondaires peuvent être oxydés. Ce n’est pas le cas
pour les alcools tertiaires.
L’oxydation dépend de la force de l’oxydant :
Avec un oxydant fort, les alcools primaires sont oxydés en acide
carboxylique. Les oxydants que l’on peut utiliser sont :
KMnO4, CrO3, HNO3 mais aussi le réactif de Jones
(K2Cr2O7/H2SO4) qui conduit à la formation d’un acide
Carboxylique
Les alcools secondaires ne peuvent être oxydés qu’en cétone. Tous les
oxydants cités précédemment sont utilisables.
Il n’existe pas de réaction possible à partir des alcools tertiaires.
Réactions touchant la liaison C-O (suite)
Oxydation partielle des alcools primaires
Réactions touchant la liaison C-O (suite)
Oxydation partielle des alcools primaires
Pour oxyder partiellement un alcool primaire en aldéhyde, il faut utiliser un oxydant moins fort
que les oxydants cités précédemment.
Si on utilise les dérivés du chrome 6, il sera nécessaire de diminuer le potentiel redox du couple
ox/réd Chrome6/Chrome3.
On ajoute un complexant, ici la pyridine
Le couple CrO3 pyridine s’appelle le réactif de Sarett (permet un arrêt à l’aldéhyde)
Rappel
R-CH2OH R-CHO
Schéma alcools primaires alccol secondaire et alcool tertiaires
Cf cours 788
II. Les amines
a. Généralités
Présentation
II. Les amines
a. Généralités
Présentation
Les amines possèdent un azote (N). Ils sont dans la catégorie des fonctions
monovalentes. Ils possèdent un doublet électronique libre sur l’azote
(bases de LEWIS). Il existe trois classes d’amines selon le degré de
substitution de l’azote. Géométrie tétraédrique.
Amine primaires
Fonction NH2 et une chaîne carbonée R.
Amines secondaires
Un des deux hydrogènes est remplacé par une chaîne carbonée.
Amine tertiaries
Le dernier hydrogène est remplacé par une chaîne carbonée.
L’azote est hybridé Sp3.
Isomérie des amines
On peut avoir des isomères de position dans les amines.
Pour les amines primaires, secondaires et tertiaires
Pas de stéréoisomérie possible
Un ammonium quaternaire est une espèce qui présente 4 liaisons
autour de l’azote, essentiellement des liaisons carbone-azote.
Stéréoisomérie possible
Un azote est dit asymétrique lorsque ses 4 substituants sont
différents.
Formation d’énantiomères
Acidité des amines primaires et secondaires
Les propriétés des amines sont variées et ressemblent aux propriétés chimiques des alcools. Les
amines primaires et secondaires sont acides car la liaison NH est polarisée. Cependant cette
liaison est plus faible que dans les alcools.
N est moins électronégatif que O
Acidité très faible des acidités primaires et secondaires
Proprieter chimique des amines
Une base est capable de déprotoner une amine primaire et secondaire pour conduire à la
formation d’un amidure (réaction acide-base). Le pKa des couples amine-amidure est de l’ordre
35-36. Tous les pKa >36 sont capables de réagir avec les amines.
Les organolithiens et les organomagnésiens sont donc des bases extrêmement fortes. Pka de l’ordre
de 45. C’est une réaction totale.
Les amines primaires et secondaires réagissent avec le sel via une réaction d’oxydoréduction
Formation de l’amidure + dihydrogène
Les amidures sont ainsi des bases très fortes mais ce sont aussi des nucléophiles.
pKa = 35-36
+ la base est forte, + la réaction sera déplacée vers la droite
(C6H5Li et RMgX : réaction totale)
Formation d’un sel : base très forte, bon nucléophile
Propriétés nucléophiles
Alkylation
d’Hoffmann
Propriétés nucléophiles
Alkylation
d’Hoffmann
C’est la réaction qui décrit l’action d’une amine sur un dérivé halogéné,
elle est particulière.
. Propriétés nucléophiles parti 1 et 2
Étape 1
On a ici une réaction de substitution nucléophile pour obtenir une amine
secondaire. Cependant le réactif, ici, l’amine primaire est moins agressive
que l’amine secondaire.
Formation d’un produit plus réactif que le produit de départ car il
est substitué par deux groupements donneurs
Pas le cas de l’amine primaire
Étape 2
L’amine secondaire devient donc substrat du dérivé halogéné pour
conduire à une deuxième réaction de substitution nucléophile de type SN2
Formation d’une amine tertiaire
Trois groupements donneurs qui activent la nucléophilie de l’azote
II. Les amines
c. Propriétés nucléophiles (suite)
II. Les amines
c. Propriétés nucléophiles (suite)
Le produit formé soit l’amine tertiaire est plus réactif que l’amine primaire et plus réactif que
l’amine secondaire.
Peut réagir une nouvelle fois avec le dérivé halogéné
Ce dérivé halogéné réagira via une réaction de substitution nucléophile avec l’amine tertiaire
pour conduire à un ammonium quaternaire. Cette fois ci, il n’y a plus de doublet sur l’azote.
Perte de réactivité vis-à-vis du dérivé halogéné
Maintenant, si on raisonne vis-à-vis de la stœchiométrie, si on utilise un équivalent d’amine et
un équivalent de dérivé halogéné, on aura dans tous les cas un mélange de produits.
Il faut au minimum 3 équivalents de dérivés halogénés par équivalent d’amine. Le seul intérêt de
cette réaction est de former un sel d’ammonium quaternaire.
Propriétés nucléophiles (suite)
Addition des amines sur les dérivés carbonylés
Généralités
Propriétés nucléophiles (suite)
Addition des amines sur les dérivés carbonylés
Généralités Les amines peuvent réagir sur les dérivés carbonylés via des réactions
d’addition nucléophile. Le type de produits sera différent en fonction de
la classe de l’amine.
Propriétés nucléophiles (suite)
Addition des amines sur les dérivés carbonylés amine primaires
Formation des imines.
Cette réaction nécessite qu’on remplace la liaison, double C=O par une
liaison double C=N.
Réaction faite en milieu tamponnée
Si le groupement R est aromatique, on obtient une imine aromatique et
donc c’est une base de Schiff.
Propriétés nucléophiles (suite)
Addition des amines sur les dérivés carbonylés Amines secondaires
Amines secondaires
Formation d’énamines (alcène substitué par une amine)
Nécessité d’être dans un milieu tampon pour former les produits
d’addition.
Milieu tampon est l’acétate de sodium / acide acétique
Conclusion La première réaction, c’est donc une réaction d’addition nucléophile qui
conduit à la formation d’un iminale suivie d’une réaction de béta
élimination pour former la liaison double.
Propriétés nucléophiles (suite)
Acétylation d’amines
Propriétés nucléophiles (suite)
Acétylation d’amines
Les amines réagissent aussi avec des composés trivalents.
La réaction de Schotten Baumann est la réaction entre un amine et le chlorure d’acide (ou un
anhydride d’acide).
Réaction via ses propriétés nucléophiles sur le carbone électrophile du chlorure d’acide
Réaction d’addition élimination
Il est nécessaire de neutraliser le HCL formé et il existe deux solutions :
On utilise une autre amine (amine tertiaire comme pyridine)
On utilise un 2ème équivalent d’amine qui servira de base cette fois-ci.
Le produit obtenu est un amide. On peut effectuer la même réaction avec des anhydrides d’acides
Formation d’un amide encore
Propriétés nucléophiles (suite)
Réaction avec l’acide nitreux
Propriétés nucléophiles (suite)
Réaction avec l’acide nitreux
Les amines peuvent réagir avec l’acide nitreux qui est une espèce instable HNO₂. Il est préparé à
partir d’un ou deux NaNO2 et d’un acide.
Réaction acide-base
L’acide nitreux peut être à nouveau reprotoné par le chlorure d’hydrogène
Formation d’une espèce H2NO2+
Formation du groupe partant = H2O
La molécule d’eau part de la molécule de H2NO2+ pour conduire à la formation d’un ion
nitrosonium.
NO+ est une espèce électrophile qui réagit différemment en fonction de la classe de
l’amine.
Réactions selon les classes d’amines
Réactions selon les classes d’amines
Amines primaires
L’acide nitreux produit NO+, qui va réagir avec l’amine primaire pour conduire à
un sel de diazonium.
Instable et perd immédiatement un diazote
Formation d’un carbocation
Ce carbocation hydrolysé conduit à la formation d’un alcool et les sels de
diazonium aliphatiques sont instables. Si R est aromatique, les sels de diazonium
sont stables à 0°C.
Propriétés nucléophiles (suite)
Amines
secondaires
Propriétés nucléophiles (suite)
Amines
secondaires
Le produit obtenu est un composé d’addition du doublet de l’azote sur
NO+.
Formation d’un composé N nitroso neutre et jaune qui est
stable
Proprieter nucleophiles des amine tertiaire s
Aucune reactions
La réaction de l’acide nitreux sur les amines permet de différencier la
classe des amines :
La réaction de l’acide nitreux sur les amines permet de différencier la
classe des amines :
La réaction avec une amine primaire aliphatique conduit à la
formation d’un alcool.
La réaction avec une amine secondaire aliphatique conduit à la
formation d’un composé N nitroso neutre qui précipite.
La réaction avec une amine tertiaire ne conduit à rien du tout.
Les amines
d. Réaction particulière des sels de diazonium aromatiques
Les amines
d. Réaction particulière des sels de diazonium aromatiques
Les sels de diazonium aromatiques peuvent être caractérisés et conservés à 0°, ils sont peu
stables. On laisse évoluer ces sels de diazonium à température ambiante ou à des températures
supérieures à 50 degrés.
Transformation en phénol
Ces sels de diazonium ont des propriétés électrophiles à basse température. Ils peuvent réagir
avec des nucléophiles. Ils peuvent également réagir avec des phénols
Formation de colorants azoïques
Réaction de substitution électrophile aromatique
Les amines
d. Réaction particulière des sels de diazonium aromatiques (suite)
Les amines
d. Réaction particulière des sels de diazonium aromatiques (suite)
On peut aussi faire des réactions de substitution nucléophile en série aromatique, c’est la réaction
de Sandmeyer.
Pour cela on utilise un sel de diazonium en présence de cyanure de cuivre 1. N2+ est remplacé
par la fonction nitrile.
Formation d’un nitrile aromatique
Réaction pouvant être faite avec un halogénure de cuivre 1. (Ex: Chlore)
C’est une réaction de substitution en série aromatique où N2+ a été remplacée par l’halogène.
Les amines
e) Réactions d’éliminations d’Hoffmann
Les amines
e) Réactions d’éliminations d’Hoffmann
Les sels d’ammonium quaternaire peuvent subir des réactions de béta-élimination, c’est la
réaction d’élimination d’Hoffmann. Pour qu’il y ait une béta élimination il faut que l’ammonium
porte un carbone en position béta avec un hydrogène.
L’ammonium quaternaire est un très mauvais groupe partant. Une augmentation de la
température est nécessaire pour réaliser l’élimination.
Formation de l’alcène le moins substitué par des groupements électrodonneurs.
L’élimination est anti-Zaitsev (On enlève le H du carbone le moins substitué, qui est en bêta de
l’ammonium).
II. Les amines
f. Réactions d’oxydation
II. Les amines
f. Réactions d’oxydation
Les amines peuvent subir des réactions d’oxydation et les amines aromatiques sont facilement
oxydables. On forme des polymères qu’on appelle le noir d’aniline, si on a une oxydation
ménagée. On peut aussi former une quinone en présence d’un agent oxydant fort tel que les sels
de Chrome (CrO3)
Les amines réagissent également avec de l’eau oxygénée, les produits de la réaction dépendent de
la classe de l’amine.
Amines primaires
Amines primaires aliphatiques :
Mélange de produits
Amines primaires aromatiques :
Dérivés nitrés
Amines
secondaires
Amines secondaires aliphatiques :
Hydroxylamines disubstituées
Amines tertiaires
Amines tertiaires :
Oxydes d’amines
CONCLUSION La réaction d’oxydation avec l’eau oxygénée permet de différencier la Z de
l’amine.
NH2 O
O
CrO3
NH2
H2O2
NO2
R NH
R’
H2O2 R N
R’
OH
R N
R’
R’’
H2O2
R N
R’
R’’
O
