Appareil de Golgi

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Schéma d'un appareil de Golgi.

L'appareil de Golgi est un organite des cellules biologiques. Il joue un rôle majeur dans le processus d'exocytose, puisqu'il fait l'intermédiaire entre le réticulum endoplasmique et la membrane plasmique. Il est unique dans une cellule et régule le transport vésiculaire et se charge de modifier les protéines par glycosylation, sulfatation

Il est composé de deux faces : le site cis, face d'entrée des protéines sécrétées par le réticulum et le site trans, face de sortie des vésicules.

Découverte[modifier | modifier le code]

Appareil de Golgi observé en microscopie électronique.

L'appareil de Golgi fut décrit par Camillo Golgi en 1883. Il observait alors un arrangement particulier de l'appareil réticulé interne. Il nomma cet arrangement en forme de croissant le dictyosome, qui sera plus tard rebaptisé à son nom, en raison de l'importance de ses travaux. Ses recherches à l'époque ont soulevé beaucoup de controverses. La coloration qu'il utilisait pour voir l'appareil réticulé était la coloration à l'argent. Cette méthode peu spécifique laissait croire à la communauté scientifique que les dictyosomes étaient simplement des artefacts.

Composition[modifier | modifier le code]

L'appareil de Golgi est un organite cellulaire polymorphe constitué d'un ou plusieurs dictyosomes (en général : un seul dictyosome dans les cellules animales, et plusieurs dizaines dans les cellules végétales), empilement de saccules membranaires de forme discoïdale et d'un réseau de canalicules appelé réseau trans-golgien (Trans Golgi Network ou TGN). L'appareil de Golgi est formé d'un empilement de vésicules aplaties. Chaque dictyosome peut être divisé en trois régions fonctionnelles différentes :

  • les saccules de la face cis ou face d'entrée du matériel du réticulum endoplasmique ;
  • les saccules de la région médiane ;
  • les saccules de la face trans ou face de sortie.

Les différentes parties de l'appareil de Golgi sont identifiées par les colorants suivants :

La composition chimique :

  • Pour la membrane golgienne : les protéines consistuent entre 60 et 65 % et les lipides de 35 à 40 %. C'est une composition intermédiaire entre le RE et la membrane plasmique riche en glycosyl transferase.
  • Pour la cavité de l'appareil de Golgi

Fonctionnement[modifier | modifier le code]

L'appareil de Golgi est le lieu où certaines protéines sont modifiées, notamment par glycosylation, après leur synthèse dans le réticulum au cours de la traduction des molécules d'ARNm- et de l'assemblage des protéoglycanes.

L'évolution des composés contenus dans le dictyosome s'effectue de la face cis (cis-golgi, contenant 70 % de protéines et 30 % de lipides) à la face trans (trans-golgi, contenant 60 % de protéines et 40 % de lipides) de celui-ci. Les protéines qui composent chacune des régions sont différentes et subissent des transformations différentes dans chaque compartiment. Il existe deux postulats quant au transport des protéines dans l'appareil de Golgi :

  • Le modèle du transport vésiculaire : l'appareil de Golgi serait statique et le transport des protéines dans celui-ci se ferait par des vésicules. Les enzymes spécifiques de chaque compartiment seraient donc maintenues sur place alors que les protéines voyageraient via les vésicules qui bourgeonneraient d'un compartiment pour aller fusionner avec le suivant. Il existerait tout de même un flux rétrograde de vésicules qui s'assurerait de ramener toutes les protéines qui ont été capturées malencontreusement dans les vésicules COP I se dirigeant vers la face cis.
  • Le modèle de la maturation des citernes : le Golgi serait une structure dynamique où les différents compartiments se transformeraient au fur et à mesure et migreraient progressivement vers la face trans. Ainsi, les vésicules du RER fusionneraient pour donner le premier compartiment (face cis) qui se transformerait à son tour au fur et à mesure qu'il avance pour devenir un compartiment médian et ainsi de suite jusqu'à se dissocier en diverses vésicules. Là aussi, un flux rétrograde de vésicules assurerait la spécificité de chaque compartiment en ramenant les enzymes spécifiques du compartiment qui vient de migrer.

Les vésicules produites par l'appareil de Golgi permettent l'assemblage des chaînes lourdes (H) et des chaînes légères (L) (dans le cas des anticorps) ainsi que l' "emballage" des immunoglobulines. De plus, ces vésicules de sécrétion permettent les transports des protéines vers la membrane cytoplasmique.

Fonction[modifier | modifier le code]

L'un des rôles majeurs de l'appareil de Golgi est lié à des phénomènes d'exocytose. Il est le point de passage obligé et régulateur du trafic vésiculaire. Il régule le nombre de vésicules allant à la membrane et participe au renouvellement membranaire. Il entraîne des modifications post-traductionnelles des protéines :

  1. clivage des précurseurs polypeptidique : maturation des protéines ;
  2. glycosylation (ajout de chaînes glucidiques) ;
  3. sulfatation ;
  4. phosphorylation.
  5. ajout de chaîne d'acide gras

Des modifications post-traductionnelles effectuées dans l'appareil de Golgi sont essentielles à l'adressage correct des protéines dans la cellule. Par exemple, dans le cis-golgi, il y a phosphorylation de certains résidus mannose de chaines oligosaccharidiques liées en N- sur les protéines qui aboutit à la présence de mannose-6-phosphate (il s'agit notamment des hydrolases lysosomales). Dans le trans-golgi, des récepteurs au mannose-6-phosphate concentrent les protéines à mannose-6-phosphate dans des vésicules spécifiques qui sont ensuite adressées aux lysosomes. Les protéines adressés aux lysosomes sont souvent des enzymes lytiques (hydrolases) dangereuses pour la cellule et son environnement, ainsi leur "signalement" par le mannose-6-phosphate dans l'appareil de Golgi évite qu'elles soient excrétées et détruisent les tissus.

Sécrétion des protéines[modifier | modifier le code]

L'appareil de Golgi assure un contrôle précis sur les protéines qui le quittent. D'abord, il s'assure que les protéines nécessaires au fonctionnement du réticulum endoplasmique seront retournées par un flux rétrograde vers ce dernier. Ces protéines sont marquées par la séquence KDEL ou KKXX selon leur fonction. Le KDEL correspond aux protéines solubles et le KKXX aux protéines membranaires. Certaines protéines comportant la séquence KKXX servent de récepteurs au KDEL et assurent ainsi le flux rétrograde des protéines à KDEL de l'appareil de Golgi vers le réticulum endoplasmique.

Ensuite, il existe deux types de sécrétions pour les protéines dans l'appareil de Golgi. La sécrétion constitutive est généralement dirigée vers la membrane plasmique. Cette sécrétion ne nécessite aucun signal. La sécrétion contrôlée, comme son nom l'indique, nécessite un signal. Ce principe permet de contrôler l'exportation de ces protéines.

Transport golgien[modifier | modifier le code]

Le transport des protéines du réticulum endoplasmique vers l'appareil de Golgi s'effectue par l'intermédiaire de protéines COP 2. Les transports transgolgiens, c'est-à-dire entre les sacules de l'appareil de Golgi, sont réalisés grâce aux protéines COP 1. La sécrétion constitutive, quant à elle, utilise des vésicules à Cavéoline, tandis que la sécrétion régulée se fait par l'intermédiaire de vésicules recouvertes de clathrine.