{"id":5493,"date":"2016-07-19T10:02:51","date_gmt":"2016-07-19T08:02:51","guid":{"rendered":"http:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/?page_id=5493"},"modified":"2026-07-08T13:35:50","modified_gmt":"2026-07-08T11:35:50","slug":"chapitre-9","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/chapitre-9\/","title":{"rendered":"Chapitre 9"},"content":{"rendered":"

<\/a>Peroxysomes<\/b><\/span><\/h2>\n

<\/a>\u00ab Microbodies <\/em>\u00bb<\/b><\/span><\/h3>\n

Dans sa th\u00e8se de doctorat pr\u00e9sent\u00e9e en 1954 au Karolinska Institutet<\/i>, \u00e0 Stockholm, Johannes A.G. Rhodin d\u00e9crivit la pr\u00e9sence, dans les cellules des tubes contourn\u00e9s du rein de souris, d\u2019organites de forme plus ou moins sph\u00e9rique avec une matrice granulaire entour\u00e9e d\u2019une membrane ; il les appela \u00ab microbodies<\/i> \u00bb. Deux ans plus tard, H\u00e9di G\u00e4nsler et Charles Rouiller (Institut de Recherches sur le cancer, Villejuif) d\u00e9crivirent la pr\u00e9sence de corpuscules similaires dans les h\u00e9patocytes. Les cytosomes<\/i> des cellules v\u00e9g\u00e9tales (cotyl\u00e9dons), ressemblant aux microcorps<\/i> des cellules animales, furent rapport\u00e9s par Hilton Mollenhauer, dans le laboratoire de James Morr\u00e9, et ceux du protozoaire Tetrahymena pyriformis<\/i> par Miklos M\u00fcller (Facult\u00e9 de m\u00e9decine, Universit\u00e9 de Budapest). Dans le foie, mais pas dans le rein, ces organites ont une matrice contenant une structure para-cristalline d\u2019aspect lamellaire : le nucl\u00e9o\u00efde. Wilhelm Bernhardt et Charles Rouiller not\u00e8rent une prolif\u00e9ration des microbodies<\/i> dans le foie en cours de r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration ; ils en conclurent que ces organites \u00e9taient les pr\u00e9curseurs des mitochondries et que le nucl\u00e9o\u00efde \u00e9tait l\u2019\u00e9bauche des cr\u00eates mitochondriales.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Rhodin J Correlation of ultrastructural organization and function in normal and experimentally changed proximal convoluted tubule cells of the mouse kidney<\/i> (1954)
\nG\u00e4nsler H, Rouiller C Modifications physiologiques et pathologiques du chondriome (1956)
\nMollenhauer HH, Morr\u00e9 DJ, Kelley AG The widespread occurrence of plant cytosomes resembling animal microbodies<\/i> (1966)
\nM\u00fcller M Secretion of acid hydrolases and its intracellular source in Tetrahymena pyriformis<\/i> (1968)
\nRouiller C, Bernhard W. \u201cMicrobodies\u201d and the problem of mitochondrial regeneration in liver cells<\/i> (1956)<\/p>\n

Note : \u00c0 l\u2019\u00e9poque de la d\u00e9couverte des microbodies<\/i> dans le foie par G\u00e4nsler et Rouiller, le Laboratoire de microscopie \u00e9lectronique, cr\u00e9\u00e9 et dirig\u00e9 par Wilhelm Bernhard \u00e0 l\u2019Institut de Recherches sur le Cancer, Villejuif, \u00e9tait un centre de r\u00e9f\u00e9rence pour les microscopistes de toutes nationalit\u00e9s. J\u2019ai eu le privil\u00e8ge de fr\u00e9quenter ce laboratoire, \u00e0 titre de visiteur, et d\u2019assister aux s\u00e9minaires hebdomadaires.<\/p>\n

Les peroxysomes sont pr\u00e9sents dans toutes les cellules eucaryotes, des levures aux cellules humaines, sauf dans les r\u00e9ticulocytes. Ils forment, au sein du cytoplasme, un r\u00e9seau d\u2019organites sph\u00e9riques reli\u00e9s les uns aux autres par de fins canalicules. Leur diam\u00e8tre peut atteindre 1 \u00b5m dans les cellules animales et 1,7 \u00b5m dans les cellules v\u00e9g\u00e9tales. Les peroxysomes sont d\u00e9limit\u00e9s par une membrane phospholipidique simple. L\u2019int\u00e9rieur est occup\u00e9 par une matrice, contenant des v\u00e9sicules reli\u00e9es par des canalicules, et un volumineux nucl\u00e9o\u00efde \u2013 sauf chez les primates \u2013 qui est un cristal d\u2019urate oxydase. A la diff\u00e9rence des mitochondries, les peroxysomes ne poss\u00e8dent pas de g\u00e9nome ; toutes leurs prot\u00e9ines sont cod\u00e9es par des g\u00e8nes nucl\u00e9aires. Barbara M. Goldman et G\u00fcnter Blobel montr\u00e8rent que, dans le foie de rat, la catalase et l\u2019uricase des peroxysomes, sont synth\u00e9tis\u00e9s par les polysomes libres cytosoliques et non par les polysomes li\u00e9s au domaine rugueux du r\u00e9ticulum endoplasmique. Ce r\u00e9sultat a trois implications : (i) les prot\u00e9ines peroxysomales adoptent leur conformation tridimensionnelle (structure tertiaire) dans le cytosol (ii) elles doivent \u00eatre dot\u00e9es d\u2019un signal d\u2019adressage sp\u00e9cifique leur permettant d\u2019atteindre l\u2019organite auquel elles sont destin\u00e9es ; (iii) leur importation dans le peroxysome est un \u00e9v\u00e9nement post-traductionnel.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Goldman BM, Blobel G Biogenesis of peroxisomes: intracellular site of synthesis of catalase and uricase<\/i> (1978)<\/p>\n

Les prot\u00e9ines peroxisomales sont dot\u00e9es de deux types de s\u00e9quence signal (Peroxisome Targeting Signal<\/i>) : PTS1, \u00e0 l\u2019extr\u00e9mit\u00e9 carboxy-terminale, PTS2, \u00e0 l\u2019extr\u00e9mit\u00e9 amino-terminale. Suresh Subramani et coll (Department of Biology, University of California, San Diego<\/i>) montr\u00e8rent que PTS1 est le tripeptide serine-lysine-leucine. Rhoda Erdman (Laboratory of Cell Biology, Howard Hughes Medical Institute, Rockefeller University, New York<\/i>) \u00e9tablit que les thiolases peroxysomales portent un signal amino-terminal, qui est coup\u00e9 apr\u00e8s importation dans la matrice peroxysomale. Le m\u00e9canisme de reconnaissance des prot\u00e9ines peroxysomales n\u00e9o-synth\u00e9tis\u00e9es existe aussi chez les insectes et la levure Candida tropicalis<\/i>. Le signal PTS est reconnu dans le cytosol par les r\u00e9cepteurs d\u2019importation Pex : Pex5 reconna\u00eet PTS1, PEX7 reconna\u00eet PTS2. Le r\u00e9cepteur Pex et le cargo prot\u00e9ique s\u2019associent en un complexe, qui est v\u00e9hicul\u00e9 par la peroxine vers la membrane du peroxysome, o\u00f9 il accoste. L\u2019importation dans la matrice se fait par un canal prot\u00e9ique transitoire : le complexe Pex 13\/Pex 14 ; le domaine cytosolique SH3 de la prot\u00e9ine transmembranaire Pex13 (Peroxisomal Biogenesis Factor 13<\/i>) capte les prot\u00e9ines portant le signal PTS1. Apr\u00e8s l\u2019importation, Pex5 est soit d\u00e9truit soit recycl\u00e9, selon son degr\u00e9 d\u2019ubiquitination ; s\u2019il porte plusieurs mol\u00e9cules d\u2019ubiquitine (polyubiquitination), Pex5 est d\u00e9grad\u00e9 par le prot\u00e9asome ; s\u2019il est marqu\u00e9 par une seule mol\u00e9cule d\u2019ubiquitine (par l\u2019ubiquitine ligase : le complexe PEX2-PEX10-PEX12), Pex5 est extrait de la matrice et recycl\u00e9 vers le cytosol par un canal de r\u00e9tro-translocation (Retrotranslocation Channel<\/i>). Des ATPases, les peroxines AAA (ATPases Associated with diverse cellular Activities<\/i>), d\u00e9tachent Pex5 de la membrane ; il est alors r\u00e9utilis\u00e9 pour un nouveau cycle d\u2019importation.<\/p>\n

L\u2019existence des peroxines, cod\u00e9es par les g\u00e8nes PEX<\/i> (Peroxisomal biogenesis factor<\/i>), a \u00e9t\u00e9 mise en \u00e9vidence \u00e0 la suite de criblages (screening) g\u00e9n\u00e9tiques chez Saccharomyces cerevisiae<\/i>, par Daniel J. Klionsky (Department of Molecular, Cellular, and Developmental Biology, University of Michigan<\/i>), et Suresh Subramani; dans les cellules d\u2019ovaire de hamster Chinois, par Yukio Fujiki (Medical Institute of Bioregulation, Kyushu University<\/i>); chez la levure et chez Caenorhabditis elegans<\/i>, par Wolf-Hubert Kunau (Institute of Biochemistry ans Pathobiochemistry, Ruhr-University, Bochum<\/i>). Devant la confusion qui s\u2019\u00e9tablit du fait de la multiplication des noms de g\u00e8nes identifi\u00e9s, le terme \u00ab peroxine \u00bb fut propos\u00e9 et adopt\u00e9 pour d\u00e9signer les prot\u00e9ines impliqu\u00e9es dans l\u2019importation des prot\u00e9ines matricielles ou dans l\u2019assemblage de la membrane peroxysomale. Une nomenclature PEX<\/i> fut adopt\u00e9e : chaque g\u00e8ne identifi\u00e9 est suivi d\u2019un num\u00e9ro : PEX1, PEX3, PEX5<\/i>\u2026 <\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Goud SG, Keller GA, Subramani S Identification of a peroxisomal targeting signal at the carboxy terminus of firefly luciferase<\/i> (1987)
\nSmall GM, Szabo LJ, Blobel G Identification of a peroxisomal targeting signal in Candida tropicalis acyl-CoA oxidase<\/i> (1988)
\nGould SJ, Keller GA, Hosken N, Wilkinson J, Subramani S A conserved tripeptide sorts proteins to peroxisomes<\/i> (1989)
\nDistel B, Gould SJ, Voorn-Brouwer T, van der Berg M, Tabak HF, Subramani S The carboxy-terminal tripeptide serine-lysine-leucine of firefly luciferase is necessary but not sufficient for peroxisomal import in yeast<\/i> (1992)
\nErdmann R The peroxisomal targeting signal of 3-oxoacyl-coA thiolase from Saccharomyces cerevisiae<\/i> (1994)
\nG\u00fcnter Blobel Genetic screen, which led to the identification of peroxins<\/i> (1989)
\nDistel B, Erdmann R, Gould SJ, Blobel G, Crane DI, Cregg JM, Dodt G, Fujiki Y, Goodman JM, Just WW A unified nomenclature for peroxisome biogenesis factors<\/i> (1996)<\/p>\n

 Granules \u00e0 uricase <\/b><\/span><\/h3>\n

Dans le courant des ann\u00e9es 1960, des \u00e9tudes morphologiques, biochimiques et histochimiques \u00e9tablirent l\u2019existence de granules \u00e0 uricase dans un certain nombre de cellules. Zdenek Hruban et Hewson Swift (Department of Pathology, University of Chicago<\/i>) montr\u00e8rent que la structure paracristalline (nucl\u00e9o\u00efde) de ces granules est constitu\u00e9e d\u2019uricase. L\u2019urate oxydase est le premier enzyme d\u2019une courte voie catabolique allant de l\u2019acide urique \u00e0 l\u2019allanto\u00efne ; cet enzyme \u00e0 cuivre catalyse l\u2019oxydation de l\u2019urate selon la r\u00e9action :<\/p>\n

<\/p>\n

Urate + H2<\/sub>O + O2<\/sub> → 5′-hydroxy-iso-urate + H2<\/sub>O2<\/sub><\/p>\n

L\u2019urate oxydase est pr\u00e9sente chez les \u00eatres vivants, des bact\u00e9ries aux mammif\u00e8res. Chez ceux qui en sont d\u00e9pourvus (homme, grands singes, oiseaux, reptiles), les peroxysomes n\u2019ont pas de nucl\u00e9o\u00efde et le produit final du catabolisme des purines n\u2019est pas l\u2019allanto\u00efne mais l\u2019acide urique.<\/p>\n

En fractionnant par centrifugation diff\u00e9rentielle des homog\u00e9nats de foie de rat, Alex B. Novikoff, Estelle Podber et Jean Ryan (University of Vermont College of Medicine<\/i>) montr\u00e8rent que la distribution de l\u2019uricase est interm\u00e9diaire entre celles de la cytochrome oxydase (mitochondries) et de l\u2019est\u00e9rase (microsomes). Les images de microscopie \u00e9lectronique r\u00e9v\u00e8lent que, dans les h\u00e9patocytes, ces organites ont une taille comprise entre 0,1 et 1 μm\u00e8tre, interm\u00e9diaire entre celle des lysosomes (0,1 \u00e0 1,2 μm\u00e8tre) et celle des mitochondries (1 \u00e0 10 μm\u00e8tres). Le coefficient de s\u00e9dimentation de l\u2019organite auquel appartient l\u2019uricase est du m\u00eame ordre de grandeur que celui des lysosomes et des petites mitochondries. C\u2019est ainsi que les granules \u00e0 uricase rejoignirent la panoplie des organites subcellulaires d\u00e9j\u00e0 connus ; A. L. Sawant et coll. (Department of Food Science and Technology, University of California, Davis<\/i>) publi\u00e8rent une m\u00e9thode de purification des lysosomes de foie de rat combinant centrifugation diff\u00e9rentielle et en gradient de densit\u00e9 ; le but \u00e9tait d\u2019obtenir une pr\u00e9paration d\u00e9barrass\u00e9e de mitochondries et d\u2019\u00ab uricase particles<\/i> \u00bb. <\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Hruban Z, Swift H Uricase : localization in hepatic microbodies<\/i> (1964)
\nNovikoff AB, Podber E, Ryan J Phosphatases of rat liver: II. Adenosintriphosphate dephosphorylation in regenerating liver<\/i> (1953)
\nSawant PL, Shibko S, Kumta US, Tappel AL Isolation of rat-liver lysosomes and their general properties<\/i> (1964).<\/p>\n\n\n\n\n
 \"chap8-5\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
Peroxysomes<\/b>. La structure paracristalline pr\u00e9sente dans la matrice est constitu\u00e9e d\u2019urate oxydase.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Le Groupe de Louvain a men\u00e9 pendant pr\u00e8s de quinze ans, de 1950 \u00e0 1964, une s\u00e9rie de travaux sur la fraction mitochondriale de foie de rat ; les r\u00e9sultats de ces travaux furent publi\u00e9s sous forme d\u2019une s\u00e9rie de 18 articles portant le titre g\u00e9n\u00e9rique : \u00ab Tissue Fractionation Studies<\/i> \u00bb. Leur but \u00e9tait d\u2019\u00e9tayer l\u2019existence du nouveau granule qui venait d\u2019\u00eatre d\u00e9couvert : le lysosome, en faisant l\u2019inventaire de son \u00e9quipement enzymatique. Pour cela, Jacques Berthet parcourait la litt\u00e9rature \u00e0 la recherche d\u2019enzymes dont le comportement en centrifugation diff\u00e9rentiel s’apparente \u00e0 celui de la cytochrome oxydase (mitochondries) ; c\u2019est ainsi qu\u2019il tomba sur la catalase. Apr\u00e8s fractionnement d\u2019un homog\u00e9nat de foie de rat par centrifugation diff\u00e9rentielle, cytochrome oxydase, phosphatase acide et catalase s\u00e9dimentent essentiellement dans la fraction mitochondriale (la fraction des Gros Granules d\u2019Albert Claude). Mais si l\u2019on s\u00e9parait la fraction mitochondriale en une fraction lourde (M) et une fraction l\u00e9g\u00e8re (L), ces trois enzymes se dissocient partiellement les uns des autres, ce qui sugg\u00e9rait qu\u2019au moins trois organites diff\u00e9rents coexistent dans la fraction. D\u00e9couverte au d\u00e9but du XXe<\/sup> si\u00e8cle, la catalase d\u00e9truit l\u2019eau oxyg\u00e9n\u00e9e – hautement toxique pour les cellules – qui se forme au cours de certaines r\u00e9actions m\u00e9taboliques. Le comportement de la catalase ressemblait \u00e0 celui des lysosomes en centrifugation diff\u00e9rentielle ; elle pr\u00e9sentait le ph\u00e9nom\u00e8ne de latence, comme les enzymes lysosomiaux ; mais ce n\u2019\u00e9tait pas une hydrolase. En montrant que la D-amino acide oxydase se comporte comme la catalase, Pierre Baudhuin et coll. ajout\u00e8rent un troisi\u00e8me enzyme \u00e0 la panoplie des \u00ab granules \u00e0 uricase \u00bb.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Baudhuin P, Beaufay H, Rahman-Li Y, Sellinger OZ, Wattiaux R, Jacques P, de Duve C Tissue fractionation studies<\/i>. 17. Intracellular distribution of monoamine oxidase, aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase, D-amino acid oxidase and catalase in rat liver tissue<\/i> (1963)
\nBeaufay H, Jacques P, Baudhuin P, Sellinger OZ, Brethet J, de Duve C Tissue fractionation studies<\/i>. 18. Resolution of mitochondrial fractions from rat liver into three distinct populations of cytoplasmic particles by means of density equilibration in various gradients<\/i> (1964)<\/p>\n

Note : La latence de la catalase est une \u00ab fausse latence \u00bb en ce sens qu\u2019elle n\u2019est pas due \u00e0 l\u2019imperm\u00e9abilit\u00e9 de la membrane au substrat, comme dans le cas des lysosomes, mais au pouvoir catalytique (kcat<\/sub>) tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9 de la catalase par rapport \u00e0 la vitesse de diffusion de l\u2019eau oxyg\u00e9n\u00e9e.<\/p>\n

<\/a>La fraction mitochondriale renferme trois organites diff\u00e9rents<\/b><\/span><\/h3>\n

En 1955, dans le processus de purification de la glucose 6-phosphatase microsomiale, Henri Beaufay (Laboratoire de Chimie physiologique, Universit\u00e9 catholique de Louvain) utilisait un acide biliaire, le d\u00e9soxycholate, pour la d\u00e9tacher de la membrane du reticulum endoplasmique. Le d\u00e9soxycholate est dot\u00e9 d\u2019un fort pouvoir d\u00e9tergent mais il est difficile \u00e0 \u00e9liminer de la pr\u00e9paration purifi\u00e9e, ce qui est un inconv\u00e9nient majeur car il exerce un effet inhibiteur sur l\u2019enzyme. Jacques Berthet sugg\u00e9ra de remplacer le d\u00e9soxycholate par de la digitonine, une saponine de structure complexe extraite des graines de digitale ; mise en pr\u00e9sence de mat\u00e9riel biologique, ce glucoside a deux effets : \u00e0 faibles doses il forme un complexe cristallin avec le cholest\u00e9rol pour lequel il pr\u00e9sente une grande affinit\u00e9 ; \u00e0 doses plus \u00e9lev\u00e9es il exerce un effet d\u00e9tergent, d\u2019o\u00f9 son emploi pour solubiliser les prot\u00e9ines membranaires. La digitonine peut \u00eatre \u00e9limin\u00e9e en ajoutant du cyclohexanol au milieu : il se forme un complexe digitonine – cyclohexanol qui cristallise et pr\u00e9cipite.<\/p>\n

En 1956, Henri Beaufay (Laboratoire de Chimie physiologique, Universit\u00e9 Catholique de Louvain) entreprit une \u00e9tude comparative de la latence de trois enzymes de la fraction mitochondriale, avec la collaboration de Michel Caudron, un \u00e9tudiant en m\u00e9decine en stage au laboratoire ; comme d\u00e9tergent, il utilisa la digitonine plut\u00f4t le Triton X-100 ou le d\u00e9soxycholate employ\u00e9s habituellement. Apr\u00e8s centrifugation d\u2019une fraction mitochondriale trait\u00e9e avec des quantit\u00e9s croissantes de digitonine, Beaufay et Caudron dos\u00e8rent l\u2019activit\u00e9 de la catalase, de la glutamate d\u00e9shydrog\u00e9nase (mitochondries) et de la phosphatase acide (lysosomes) dans le surnageant. La comparaison des courbes de solubilisation montrait que la phosphatase acide \u00e9tait lib\u00e9r\u00e9e dans le surnageant \u00e0 une concentration en saponine vingt fois plus faible que celle n\u00e9cessaire pour lib\u00e9rer la catalase et la glutamate d\u00e9shydrog\u00e9nase. Le r\u00e9sultat de cette exp\u00e9rience montrait clairement que la phosphatase acide et la catalase (qui pr\u00e9sentaient toutes les deux le ph\u00e9nom\u00e8ne de latence) n\u2019\u00e9taient pas localis\u00e9es dans le m\u00eame organite. C\u2019\u00e9tait la premi\u00e8re preuve de l\u2019existence dans la fraction mitochondriale d\u2019un troisi\u00e8me organite diff\u00e9rent des mitochondries et des lysosomes. Cette exp\u00e9rience fut reproduite par Pierre Baudhuin dans le laboratoire de Christian de Duve \u00e0 Rockefeller University<\/i> et le r\u00e9sultat, publi\u00e9 en 1965 dans les Harvey Lectures<\/i> ; l\u2019exp\u00e9rience faite ant\u00e9rieurement par Henri Beaufay n\u2019a pas \u00e9t\u00e9 publi\u00e9e.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Baudhuin P, de Duve C The Separation and Characterization of Subcellular Particles<\/i> (1965)<\/p>\n

<\/a>Centrifugation isopycnique en gradient de densit\u00e9<\/b><\/span><\/h3>\n

Les r\u00e9sultats d\u2019exp\u00e9riences de centrifugation diff\u00e9rentielle montraient des diff\u00e9rences de comportement entre la cytochrome oxydase, la phosphatase acide et l\u2019uricase. Cependant les coefficients de s\u00e9dimentation \u00e9taient trop proches les uns des autres pour permettre une distinction nette. Il fallait trouver une m\u00e9thode de s\u00e9paration bas\u00e9e sur un autre crit\u00e8re que le volume des particules. La centrifugation diff\u00e9rentielle s\u00e9pare les organites essentiellement en fonction de leur taille (plus pr\u00e9cis\u00e9ment de leur volume) alors qu\u2019en centrifugation en gradient de densit\u00e9, le crit\u00e8re de s\u00e9paration est la densit\u00e9 d\u2019\u00e9quilibre de la particule dans le milieu utilis\u00e9 (on parle de centrifugation isopycnique). En 1957, Henri Beaufay entreprit une adaptation technique de la centrifugation en gradient de densit\u00e9 \u00e0 la s\u00e9paration des organites subcellulaires. Il fut rejoint par Jacques Berthet qui venait de terminer un s\u00e9jour dans le laboratoire d\u2019Earl Sutherland (Department of Pharmacology, Western Reserve University School of Medicine<\/em>), o\u00f9 il avait \u00e9tudi\u00e9 les effets m\u00e9taboliques du glucagon.<\/p>\n

A cette \u00e9poque, la centrifugation en gradient de densit\u00e9 en \u00e9tait encore au stade artisanal. Elle commen\u00e7ait \u00e0 \u00eatre utilis\u00e9e dans un certain nombre de laboratoires depuis la commercialisation, en 1953, de rotors \u00e0 godets basculants. La m\u00e9thodologie la plus utilis\u00e9e pour pr\u00e9parer les gradients de densit\u00e9 (parce que la plus facile) consistait \u00e0 superposer des couches de saccharose de densit\u00e9s croissantes et \u00e0 attendre que la diffusion att\u00e9nue les diff\u00e9rences aux interfaces. Cette technique pr\u00e9sentait un inconv\u00e9nient majeur, \u00e0 la source d\u2019artefacts de s\u00e9paration : les gradients obtenus n\u2019\u00e9tant pas lin\u00e9aires, la r\u00e9partition des organites ne co\u00efncidait pas strictement avec leur distribution de densit\u00e9. A chaque interface entre deux couches de saccharose de densit\u00e9s diff\u00e9rentes, se produisait une accumulation d\u2019organites formant une \u00ab couche \u00bb. C\u2019est ainsi que pendant des ann\u00e9es on a pr\u00e9par\u00e9 \u2013 et on continue \u00e0 le faire \u2013 des \u00ab microsomes lisses \u00bb et des \u00ab microsomes rugueux \u00bb. Le probl\u00e8me des s\u00e9parations factices fut r\u00e9solu par la construction d\u2019une machine \u00e0 cames d\u00e9livrant un gradient lin\u00e9aire en fonction du volume. Le recueil des fractions se faisait habituellement par aspiration du liquide \u00e0 partir du m\u00e9nisque du gradient ou par collecte des gouttes passant par un orifice perc\u00e9 \u00e0 la base du tube. Ces proc\u00e9d\u00e9s provoquaient des convections au sein du gradient et un m\u00e9lange partiel des couches de densit\u00e9s diff\u00e9rentes. Pour pallier cet inconv\u00e9nient, Beaufay construisit un sectionneur de tube. Christian de Duve, Jacques Berthet et Henri Beaufay publi\u00e8rent un volumineux article de revue r\u00e9sumant les aspects th\u00e9oriques et pratiques de la centrifugation en gradient de densit\u00e9.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Duve C, Berthet J, Beaufay H Gradient centrifugation of cell particles. Theory and applications<\/i> (1959)<\/p>\n

La centrifugation en gradient de densit\u00e9 fut d\u2019abord appliqu\u00e9e \u00e0 l\u2019analyse de la fraction mitochondriale (fraction des \u00ab Gros granules \u00bb). Les r\u00e9sultats de Beaufay, Bendall et Baudhuin furent pr\u00e9sent\u00e9s, en 1958, au IVe Congr\u00e8s International de Biochimie, \u00e0 Vienne : les particules \u00e0 uricase se dissociaient nettement des mitochondries et partiellement des lysosomes dans des gradients de saccharose dans l\u2019eau lourde ; la membrane des peroxysomes, \u00e0 la diff\u00e9rence de celle des lysosomes, est perm\u00e9able au saccharose, ce qui leur conf\u00e8re une densit\u00e9 d\u2019\u00e9quilibre \u00e9lev\u00e9e. Ces exp\u00e9riences furent r\u00e9p\u00e9t\u00e9es dans des conditions exp\u00e9rimentales o\u00f9 le choc osmotique subi par les granules dans un gradient de saccharose (un solut\u00e9 d\u2019osmolarit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e) \u00e9tait minimis\u00e9. En effet, en migrant des couches de faible densit\u00e9 du gradient vers les couches de densit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e, la pression osmotique \u00e0 laquelle les granules sont soumis est de plus en plus \u00e9lev\u00e9e, ce qui provoque des artefacts de comportement. Pour pallier cet inconv\u00e9nient, Beaufay utilisa comme solut\u00e9 un compos\u00e9 macromol\u00e9culaire (le glycog\u00e8ne ne traverse pas la bi-couche phospholipidique des membranes) dissous dans une solution iso-osmotique de saccharose. Diff\u00e9rentes exp\u00e9riences de centrifugation isopycnique furent conduites \u00e0 diff\u00e9rentes osmolarit\u00e9s. Les r\u00e9sultats apport\u00e8rent la confirmation que trois populations d\u2019organites coexistent dans la fraction des gros granules : mitochondries, lysosomes et granules \u00e0 uricase, catalase et D-aminoacide oxydase ; Baudhuin ajoutera une quatri\u00e8me oxydase : la lactate oxydase.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Beaufay H, Bendall DS, Baudhuin P, Wattiaux R, de Duve C Tissue fractionation studies. Analysis of mitochondrial fractions from rat liver by density-gradient centrifuging<\/i> (1959)
\nBaudhuin P, Beaufay H, Rahman-Li Y, Sellinger OZ, Wattiaux R, Jacques P, de Duve C Tissue fractionation studies. 17. Intracellular distribution of monoamine oxidase, aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase, D-amino acid oxidase and catalase in rat liver tissue<\/i> (1964)
\nBeaufay H, Jacques P, Baudhuin P, Sellinger OZ, Berthet J, de Duve C Tissue fractionation studies. 18. Resolution of mitochondrial fractions from rat liver into three distinct populations of cytoplasmic particles by means of density equilibration in various gradients<\/i> (1964)<\/p>\n

<\/a>Triton WR-1339<\/b><\/span><\/h3>\n

Au d\u00e9but des ann\u00e9es 1960, Christian de Duve avait orient\u00e9 les recherches du Laboratoire de chimie physiologique vers l\u2019\u00e9tude de la stabilit\u00e9 de la membrane lysosomale ; il avait formul\u00e9 l\u2019 \u00ab hypoth\u00e8se des suicide bags<\/i> \u00bb : la rupture accidentelle de la membrane des lysosomes provoquerait la lib\u00e9ration dans le milieu intracellulaire d\u2019hydrolases, exposant ainsi la cellule \u00e0 un danger mortel. Cette crainte \u00e9tait largement injustifi\u00e9e : les hydrolases, actives \u00e0 pH 3,5-5,0 (pH intra-lysosomal), le sont beaucoup moins au pH du cytosol : 7,2 \u00e0 7,4. Les lysosomes n\u2019attaquent les structures cellulaires que dans les tissus n\u00e9cros\u00e9s et mal vascularis\u00e9s dans lesquels la diminution du pH intracellulaire alt\u00e8re la membrane lysosomale et lib\u00e8re les hydrolases dans le cytoplasme. La d\u00e9nomination suicide bags<\/i> pour d\u00e9signer les lysosomes fut abandonn\u00e9e afin d\u2019\u00e9viter toute confusion avec le suicide des cellules par apoptose, un processus physiologique de mort cellulaire g\u00e9n\u00e9tiquement programm\u00e9e.<\/p>\n

En recherchant des substances affectant la stabilit\u00e9 de la membrane lysosomale, Robert Wattiaux (Laboratoire de Chimie physiologique, Universit\u00e9 catholique de Louvain) observa que l\u2019addition de cholest\u00e9rol \u00e0 une fraction lysosomale exer\u00e7ait un effet stabilisateur, mesur\u00e9 par une diminution de la latence ; par contre, un d\u00e9tergent non-ionique, le Triton WR1339, avait un effet d\u00e9stabilisateur. Ce d\u00e9riv\u00e9 du poly\u00e9thyl\u00e8ne glycol avait fait l\u2019objet de travaux au d\u00e9but des ann\u00e9es 1950 : l\u2019injection \u00e0 des animaux de laboratoire exerce des effets marqu\u00e9s sur le taux de cholest\u00e9rol h\u00e9patique et sur la cholest\u00e9rol\u00e9mie. Wattiaux montra que l\u2019injection intrap\u00e9riton\u00e9ale de Triton WR1339 \u00e0 des rats augmentait la proportion de phosphatase acide libre. En 1962, Wattiaux et Beaufay analys\u00e8rent par centrifugation en gradient de densit\u00e9 une fraction mitochondriale provenant de rats ainsi trait\u00e9s : ils eurent la surprise de constater que la densit\u00e9 d\u2019\u00e9quilibre des lysosomes \u00e9tait consid\u00e9rablement diminu\u00e9e alors que celles des mitochondries et des organites \u00e0 catalase n\u2019\u00e9taient pas affect\u00e9es. L\u2019examen au microscope \u00e9lectronique de la fraction l\u00e9g\u00e8re riche en phosphatase acide r\u00e9v\u00e9lait la pr\u00e9sence de lysosomes dilat\u00e9s, au contenu clarifi\u00e9, gorg\u00e9s de Triton WR 1339 ; la centrifugation en gradient de densit\u00e9 permettait la s\u00e9paration partielle des trois types d\u2019organites pr\u00e9sents dans la fraction mitochondriale : la partie l\u00e9g\u00e8re du gradient \u00e9tait enrichie en lysosomes modifi\u00e9s – baptis\u00e9s \u00ab tritosomes \u00bb – ; les fractions lourdes contenaient des organites entour\u00e9s d\u2019une membrane, renfermant une structure cristallo\u00efde, et semblables aux \u00ab microbodies<\/i> \u00bb de Rhodin. Dans une communication au VIth Meeting of the American Society of Cell Biology<\/i>, \u00e0 Houston, Christian de Duve baptisa le nouvel organite \u00ab peroxysome \u00bb. Une micrographie \u00e9lectronique figure dans l\u2019article publi\u00e9 en 1965 par Pierre Baudhuin et coll.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Baudhuin P, Beaufay H, de Duve C Combined biochemical and morphological study of particulate fractions from rat liver. Analysis of preparations enriched in lysosomes or in particles containing urate oxidase, D-amino acid oxidase, and catalase<\/i> (1965)<\/p>\n

Sidney Goldfisher, un ancien collaborateur d\u2019Alex Novikoff, mit au point une r\u00e9action cytochimique mettant en \u00e9vidence l’activit\u00e9 peroxidative de la catalase, en adaptant la technique d\u00e9velopp\u00e9e par Graham et Karnovsky pour d\u00e9tecter la peroxydase de raifort. L\u2019oxydation de la 3,3\u2019-diaminobenzidine en pr\u00e9sence de peroxyde d\u2019hydrog\u00e8ne provoque sa polym\u00e9risation ; il se forme un pr\u00e9cipit\u00e9 dense aux \u00e9lectrons ; \u00e0 pH 9.0, la r\u00e9action est sp\u00e9cifique de la catalase. La r\u00e9action de Golfisher est utilisable en microscopie optique et en microscopie \u00e9lectronique.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Graham Jr RC, Karnovsky MJ The early stages of absorption of injected horseradish peroxidase in the proximal tubules of mouse kidney: ultrastructural cytochemistry by a new technique<\/i> (1966)
\nGoldfisher, S The cytochemical localization of peroxidative activities in peroxisomes (microbodies) and mitochondria<\/i> (1968)<\/p>\n

<\/a>Une famille d\u2019organites<\/b><\/span><\/h3>\n

Les peroxysomes sont pr\u00e9sents dans toutes les cellules eucaryotes, des levures aux cellules humaines. Ils forment une famille d\u2019organites comprenant les glyoxysomes. Leur \u00e9quipement enzymatique varie selon le type de cellule et compte une centaines de prot\u00e9ines et d\u2019enzymes diff\u00e9rents, parmi lesquels des oxydases qui catalysent l\u2019oxydation (l\u2019enl\u00e8vement d\u2019hydrog\u00e8ne) de divers substrats et transf\u00e8rent les \u00e9lectrons sur l\u2019oxyg\u00e8ne mol\u00e9culaire :<\/p>\n

<\/p>\n

R-H2<\/sub> + O2<\/sub> → R + H2<\/sub>O2<\/sub><\/p>\n

Le peroxyde d\u2019hydrog\u00e8ne produit est d\u00e9compos\u00e9 par un autre enzyme des peroxysomes, la catalase :<\/p>\n

<\/p>\n

2 H2<\/sub>O2<\/sub> → 2 H2<\/sub>O + O2<\/sub><\/p>\n

Les premiers substrats physiologiques caract\u00e9ris\u00e9s furent des acides amin\u00e9s (de la s\u00e9rie D), des \u03b1-hydroxy-acides et l\u2019acide urique. Les peroxysomes sont des structures dynamiques \u00e0 un double point de vue : ils sont en constant renouvellement, leur dur\u00e9e de vie n\u2019exc\u00e9dant pas cinq jours et ils sont capables de se d\u00e9placer le long du r\u00e9seau de microtubules. Ils seraient connect\u00e9s entre eux par de fins filaments.<\/p>\n

Les mitochondries et les peroxysomes consomment 20% de l\u2019oxyg\u00e8ne utilis\u00e9 par les h\u00e9patocytes. Dans ces deux organites, le principal accepteur d\u2019\u00e9lectrons est l\u2019oxyg\u00e8ne mol\u00e9culaire. Il est r\u00e9duit en eau dans les mitochondries et en peroxyde d\u2019hydrog\u00e8ne dans les peroxysomes. Ce produit est fortement toxique pour les cellules ; il donne naissance aux radicaux libres O2-<\/sup> (ion superoxyde) et OH\u2013<\/sup> (radical hydroxyle), dont les \u00e9lectrons non appari\u00e9s sont extr\u00eamement r\u00e9actifs et peuvent alt\u00e9rer irr\u00e9versiblement les acides nucl\u00e9iques, les prot\u00e9ines et les lipides cellulaires. Sten Orrenius (Karolinska Institutet<\/i>, Stockholm), puis Seamus V. Lennon (Department of Biology, Saint-Patrick\u2019s College, Maynooth<\/i>, Irlande) ont, ind\u00e9pendamment l\u2019un de l\u2019autre, \u00e9tudi\u00e9 l\u2019action du peroxyde d\u2019hydrog\u00e8ne sur les caspases : (i) de faibles concentrations intracellulaires d\u2019H2<\/sub>O2<\/sub> d\u00e9clenche leur activation et l’apoptose ; (ii) \u00e0 forte concentration, H2<\/sub>O2<\/sub> oxyde un r\u00e9sidu cyst\u00e9ine dans leur site actif ; l\u2019apoptose est inhib\u00e9e et la cellule meurt par n\u00e9crose.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Hampton MB, Orrenius S Dual regulation of caspase activity by hydrogen peroxide: implications for apoptosis<\/i> (1997)
\nLennon SV, Martin SJ, Cotter TG Dose-dependent induction of apoptosis in human tumour cell lines by widely diverging stimuli<\/i> (1991)<\/p>\n

C\u2019est assez dire que la destruction du peroxyde d\u2019hydrog\u00e8ne est vitale pour la cellule ; c\u2019est pourquoi, malgr\u00e9 la diversit\u00e9 de leur \u00e9quipement enzymatique selon les tissus, les peroxysomes renferment tous de la catalase. Cet enzyme ubiquitaire fut d\u00e9couvert en 1900 par le chimiste Oscar Loew (United States Department of Agriculture, Washington<\/i>), un ancien \u00e9l\u00e8ve de Justus von Liebig \u00e0 l\u2019universit\u00e9 de Munich. La catalase consomme H2<\/sub>O2<\/sub> au fur et \u00e0 mesure de sa formation gr\u00e2ce \u00e0 sa capacit\u00e9 catalytique \u00e9lev\u00e9e : \u00e0 vitesse maximale, elle catalyse 200.000 r\u00e9actions par seconde ; la seule limitation \u00e0 sa capacit\u00e9 catalytique est la vitesse de diffusion du substrat. David Keilin et Edward F. Hartree (The Molteno Institute, University of Cambridge<\/i>) montr\u00e8rent que la catalase est une h\u00e9moprot\u00e9ine pouvant agir comme une peroxydase.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Loew O A New Enzyme of General Occurrence in Organisms<\/i> (1900)
\nKeilin D, Hartree EF On some properties of catalase haematin<\/i> (1936)
\nKeilin D, Hartree EF On the mechanism of the decomposition of hydrogen peroxide by catalase<\/i> (1938)<\/p>\n

Lorsque la concentration locale en peroxyde d\u2019hydrog\u00e8ne est \u00e9lev\u00e9e, la catalase provoque la dismutation du peroxyde d\u2019hydrog\u00e8ne en oxyg\u00e8ne mol\u00e9culaire et en eau :<\/p>\n

<\/p>\n

H2<\/sub>O2<\/sub> + H2<\/sub>O2<\/sub> → O2<\/sub> + 2 H2<\/sub>O<\/p>\n

Lorsque la concentration locale en peroxyde d\u2019hydrog\u00e8ne est faible, la catalase oxyde des substrats donneurs d\u2019\u00e9lectrons en utilisant le peroxyde d\u2019hydrog\u00e8ne produit par les autres enzymes :<\/p>\n

<\/p>\n

R-H2<\/sub> + H2<\/sub>O2<\/sub> → R + 2 H2<\/sub>O<\/p>\n

Cette r\u00e9action de peroxydation conf\u00e8re aux peroxysomes un r\u00f4le dans la d\u00e9toxification d\u2019une s\u00e9rie de substances introduites dans l\u2019organisme par voies orale ou respiratoire dans l\u2019organisme : ph\u00e9nols, alcool, m\u00e9thanol, acide formique, formald\u00e9hyde\u2026 Les r\u00e9actions de peroxydation de la catalase sont surtout actives dans le foie et le rein des mammif\u00e8res.<\/p>\n

<\/a>Fonction des peroxysomes<\/b><\/span><\/h3>\n

La \u03b2-oxydation<\/b> des acides gras est une voie catabolique qui permet aux cellules eucaryotes de r\u00e9cup\u00e9rer l\u2019\u00e9nergie stock\u00e9e dans leurs cha\u00eenes hydrocarbon\u00e9es ; elle constitue une source majeure d\u2019\u00e9nergie pour les \u00eatres vivants. Elle fut, dans son principe, d\u00e9couverte en 1904 par Georg Franz Knoop (Albert Ludwig Universit\u00e4t Freiburg<\/i>) ; la preuve exp\u00e9rimentale de son existence fut apport\u00e9e un demi-si\u00e8cle plus tard par Feodor F.K. Lynen (prix Nobel de physiologie ou m\u00e9decine en 1964) qui mit d\u2019abord en \u00e9vidence le r\u00f4le de l’ac\u00e9tyl-CoA dans le m\u00e9tabolisme des acides gras, avant de d\u00e9crire la s\u00e9quence enzymatique de leur catabolisme. \u00c9l\u00e8ve du chimiste Heinrich O. Wieland (prix Nobel de chimie en 1927), Lynen \u00e9tait \u00e0 la t\u00eate du Max-Planck-Institut f\u00fcr Zell Chemie<\/i>, une structure sp\u00e9cialement cr\u00e9\u00e9e pour lui \u00e0 l\u2019initiative d\u2019Otto Warburg. Pour reconna\u00eetre sa contribution, la \u03b2-oxydation porte aussi l\u2019appellation \u00ab h\u00e9lice de Lynen \u00bb, le terme \u00ab h\u00e9lice \u00bb faisant r\u00e9f\u00e9rence au fait qu\u2019\u00e0 la suite des quatre r\u00e9actions constituant ce processus on ne revient pas \u00e0 la mol\u00e9cule initiale, comme dans le cycle des acides tricarboxyliques (mol\u00e9cule initiale : oxalo-ac\u00e9tate) ou dans le cycle de l\u2019ur\u00e9e (ornithine), mais \u00e0 un acide gras raccourci de deux unit\u00e9s carbon\u00e9es. Les premi\u00e8re et troisi\u00e8me r\u00e9actions de l\u2019h\u00e9lice de Lynen sont des oxydations catalys\u00e9es par deux d\u00e9shydrog\u00e9nases. La premi\u00e8re d\u00e9shydrog\u00e9nation aboutit \u00e0 la cr\u00e9ation d\u2019une double liaison entre le carbone \u03b2 et le carbone suivant, suivie de l\u2019addition d\u2019une mol\u00e9cule d\u2019eau par une hydratase \u00e0 la double liaison ainsi cr\u00e9\u00e9e. Le \u03b2-hydroxyacyl est oxyd\u00e9 par une seconde d\u00e9shydrog\u00e9nase et une coupure par une thiolase lib\u00e8re un fragment en C2<\/sub>. Cette s\u00e9quence de r\u00e9actions se r\u00e9p\u00e8te autant de fois qu\u2019il est n\u00e9cessaire pour d\u00e9grader compl\u00e8tement la mol\u00e9cule d\u2019acyl-CoA en mol\u00e9cules d\u2019ac\u00e9tyl-CoA (C2<\/sub>).<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Knoop F Der Abbau aromatischer Fetts\u00e4uren im Tierk\u00f6rper<\/i> (1904)
\nLynen F, Reichert E Zur chemischen Struktur der \u201caktivierten Essigs\u00e4ure\u201d <\/i> (1951)
\nLynen F Functional group of coenzyme A and its metabolic function<\/i> (1953)<\/p>\n

Terrance G. Cooper et Harry Beevers (Department of Biological Sciences, Purdue University<\/i>) montr\u00e8rent que dans l\u2019endosperme des graines de Ricinus communis<\/i> (castor bean<\/i>) les enzymes de la \u03b2-oxydation sont localis\u00e9s dans des granules bio chimiquement proches des peroxysomes mais diff\u00e9rents : les glyoxysomes. Le clofibrate – \u00e9thyl 2-(4-chloroph\u00e9noxy) iso butyrate – est un agent th\u00e9rapeutique qui modifie le m\u00e9tabolisme lipidique. L\u2019examen au microscope \u00e9lectronique d\u2019h\u00e9patocytes de rats auxquels cette substance a \u00e9t\u00e9 administr\u00e9e r\u00e9v\u00e8le une prolif\u00e9ration des peroxysomes. Parall\u00e8lement, l\u2019oxydation des acides gras est significativement augment\u00e9e. A la suite de ces observations, Christian de Duve et Paul Lazarow (The Rockefeller University<\/i>) \u00e9tablirent que l\u2019oxydation du palmitoyl-CoA se d\u00e9roule dans les peroxysomes d\u2019h\u00e9patocytes de rats ayant re\u00e7u du clofibrate. En 1978, Lazarow montra qu\u2019en plus de l\u2019acyl CoA oxydase, ces organites contiennent d\u2019autres enzymes intervenant dans l\u2019oxydation des acides gras en fonction de la longueur de leur cha\u00eene hydrocarbon\u00e9e : la vitesse d\u2019oxydation, nulle avec l\u2019acide butyrique (C4<\/sub>) comme substrat, augmente avec l\u2019acide octano\u00efque (C8<\/sub>), l\u2019acide laurique (C12<\/sub>), l\u2019acide palmitique (C16<\/sub>) ; il en conclut que les peroxysomes oxydent pr\u00e9f\u00e9rentiellement les acides gras \u00e0 longues cha\u00eenes.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Cooper TG, Beevers H \u03b2-Oxidation in glyoxysomes from castor bean endosperm<\/i> (1969)
\nLazarow PB, De Duve C A fatty acyl-CoA oxidizing system in rat liver peroxisomes: enhancement by clofibrate, a hypolipidemic drug<\/i> (1976)
\nLazarow PB Rat liver peroxisomes catalyze the beta-oxidation of fatty acids<\/i> (1978)<\/p>\n

La \u03b2-oxydation dans les mitochondries pr\u00e9sente des diff\u00e9rences avec celle qui se d\u00e9roule dans les peroxysomes : (i) dans les mitochondries, l\u2019enzyme qui catalyse la premi\u00e8re r\u00e9action du processus est une d\u00e9shydrog\u00e9nase qui transf\u00e8re les \u00e9lectrons du FADH2<\/sub> \u00e0 la cha\u00eene respiratoire ; dans les peroxysomes, c\u2019est une oxydase qui transf\u00e8re les \u00e9lectrons \u00e0 l\u2019oxyg\u00e8ne avec production de peroxyde d\u2019hydrog\u00e8ne (H2<\/sub>O2<\/sub>) ; hautement toxique pour la cellule, il est imm\u00e9diatement d\u00e9truit par la catalase sur son lieu de production. (ii) Dans les peroxysomes h\u00e9patiques la d\u00e9gradation des acides gars s\u2019arr\u00eate au stade C4<\/sub>, ou C3<\/sub> si l\u2019acide gras comprend un nombre impair de carbones (propionyl-CoA). (iii) L\u2019acyl CoA-synth\u00e9tase catalyse l\u2019association au coenzyme A des acides gras pr\u00e9sents dans le cytosol :<\/p>\n

<\/p>\n

R-COOH + ATP + CoA-SH ↔ CoA-S-OC-R + AMP + PPi<\/p>\n

Les acides gras activ\u00e9s franchissent la membrane mitochondriale externe en s\u2019associant \u00e0 la carnitine, une petite mol\u00e9cule en C4<\/sub> portant un groupe carboxyl en C1<\/sub> et une fonction ammonium quaternaire en C4<\/sub>. Pour passer de l\u2019espace intermembranaire dans la matrice mitochondriale, o\u00f9 se d\u00e9roule la \u03b2-oxydation, l\u2019acyl-carnitine traverse la membrane mitochondriale interne en utilisant un transporteur sp\u00e9cifique, la carnitine\/acylcarnitine translocase. Dans les peroxysomes, les acides gras utilisent un transporteur \u00e0 cassette ATP (ATP-binding cassette transporter<\/i>) de la membrane peroxysomale, sans association pr\u00e9alable \u00e0 une mol\u00e9cule de carnitine. Les mitochondries oxydent les acides gras dont la cha\u00eene n\u2019exc\u00e8de pas 20 C ; les peroxysomes oxydent les acides gras \u00e0 longues ou tr\u00e8s longues cha\u00eenes (plus de 20 C), les acides gras \u00e0 cha\u00eenes ramifi\u00e9es et les acides gras dicarboxyliques \u00e0 longue cha\u00eene. Il en est de m\u00eame pour la cha\u00eene lat\u00e9rale des prostaglandines, thromboxanes et leucotri\u00e8nes. Ces compos\u00e9s, regroup\u00e9s sous le nom d\u2019\u00e9icosano\u00efdes, sont des produits d\u2019oxydation d\u2019acides gras poly-insatur\u00e9s en C18<\/sub> (acide \u03b3-linol\u00e9nique) ou en C20<\/sub> (acide arachidonique, acide eicosapenta\u00e9no\u00efque). Prostaglandines, thromboxanes, et prostacyclines forment un sous-groupe au sein de cette famille de mol\u00e9cules complexes. Les leucotri\u00e8nes sont les produits d\u2019oxydation d\u2019acide gras en C20<\/sub> (acide arachidonique, acide dihomo-\u03b3-linol\u00e9nique, acide eicosapenta\u00e9no\u00efque) par la 5-lipoxyg\u00e9nase. Ils appartiennent aussi \u00e0 la famille des eicosano\u00efdes et se caract\u00e9risent par la pr\u00e9sence dans leur formule chimique de trois doubles liaisons conjugu\u00e9es :<\/p>\n

<\/p>\n

-C=C-C=C-C=C-<\/p>\n

Ces mol\u00e9cules sont des m\u00e9diateurs d\u2019une grande importance physiologique : les prostaglandines jouent un r\u00f4le essentiel dans les r\u00e9actions inflammatoires, les thromboxanes, dans la coagulation sanguine, les leucotri\u00e8nes, dans la contraction musculaire.<\/p>\n

La \u03b2-oxydation dans les cellules v\u00e9g\u00e9tales et chez les levures se d\u00e9roule exclusivement dans les peroxysomes, \u00e0 la diff\u00e9rence de ce qui se passe dans les cellules animales. Elle prend toute son importance au moment de la germination des graines ol\u00e9agineuses, en fournissant de l’ac\u00e9tyl CoA au cycle du glyoxylate au cours duquel sont synth\u00e9tis\u00e9s les glucides n\u00e9cessaires \u00e0 la croissance des plantes (voir paragraphe suivant). Les acides gras dont le C\u03b2 porte un groupe m\u00e9thyle ne sont pas d\u00e9grad\u00e9s par \u03b2 oxydation. Ils empruntent une voie catabolique mineure : l\u2019\u03b1-oxydation qui comporte trois \u00e9tapes : (i) l\u2019acyl-CoA est oxyd\u00e9 par une hydroxylase (dioxyg\u00e9nase) ; (ii) l\u2019acide gras oxyd\u00e9 est cliv\u00e9 par une lyase en ald\u00e9hyde et formyl-CoA (en C1<\/sub>) ; (iii) une oxydase transforme l’ald\u00e9hyde en acide gras raccourci d’un carbone. Le groupe m\u00e9thyle \u00e9tant maintenant en position \u03b1, le catabolisme de l\u2019acide gras peut se poursuivre par \u03b2 oxydation. Le phytol, un alcool diterp\u00e9nique pr\u00e9sent chez les plantes et pr\u00e9curseur des vitamines D et E, est catabolis\u00e9 par \u03b1-oxydation. Le d\u00e9ficit en hydroxylase catalysant la premi\u00e8re \u00e9tape de l\u2019\u03b1-oxydation est la cause de la maladie de Refsum. Cette pathologie du groupe des leucodystrophies est caract\u00e9ris\u00e9e par une accumulation d\u2019acide phytanique dans le sang et les tissus entra\u00eenant un d\u00e9ficit de l\u2019audition, de la vision et des facult\u00e9s intellectuelles.<\/p>\n

Les plasmalog\u00e8nes<\/b> sont des alk\u00e9nyl-acyl-glyc\u00e9rophospholipides ou glyc\u00e9rophospholipides avec une liaison vinyl-\u00e9ther – au lieu d\u2019une liaison ester – en position sn-1. Je rappelle la formule de la liason vinyl-\u00e9ther :<\/p>\n

<\/p>\n

-O-CH=CH-<\/p>\n

Le glyc\u00e9rol est substitu\u00e9 sur le carbone C1<\/sub> (num\u00e9rotation st\u00e9r\u00e9osp\u00e9cifique sn-1) par un alcool gras (liaison vinyl-\u00e9ther) ; sur C2<\/sub> (sn-2), par un radical acyle (liaison ester) qui est souvent l\u2019acide docosahexa\u00e9no\u00efque (en C22<\/sub>) ou l\u2019acide arachidonique (en C20<\/sub>). Le C3<\/sub> (sn-3) du glyc\u00e9rol porte une phospho-choline (un alcool amin\u00e9 abondant dans le muscle cardiaque), ou une phospho-\u00e9thanolamine (dans le cerveau), plus rarement un phospho-insositol ou une phospho-s\u00e9rine (un acide amin\u00e9 portant un groupe hydroxyle sur le C\u03b2<\/sub>). Comme le soulignent Narasimhan Nagan et Raphael A. Zoeller (Boston University School of Medicine<\/i>), la pr\u00e9sence de la liaison vinyl-\u00e9ther conf\u00e8re aux plasmalog\u00e8nes des propri\u00e9t\u00e9s anti-oxydantes vis-\u00e0-vis des esp\u00e8ces r\u00e9actives de l\u2019oxyg\u00e8ne, renforc\u00e9es par la pr\u00e9sence sur le C2<\/sub> du glyc\u00e9rol d\u2019acide gras polyinsatur\u00e9s om\u00e9ga-3 et om\u00e9ga-6.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : N. Nagan, R. A. Zoeller, Plasmalogens: Biosynthesis and functions<\/i> (2001).<\/p>\n

Les plasmalog\u00e8nes (1-alkyl-1-\u00e9nyl-2-acyl glyc\u00e9rophospho\u00e9thanolamines) sont tr\u00e8s abondants dans le cerveau ; ils sont des constituants essentiels (pr\u00e8s de 70%) des gaines de my\u00e9line entourant et prot\u00e9geant les axones des cellules nerveuses. Dans le myocarde, ils repr\u00e9sentent pr\u00e8s de la moiti\u00e9 des phospholipides. Ils sont aussi pr\u00e9sents dans certains cellules sanguines (polymorphonucl\u00e9aires neutrophiles, macrophages, facteur d\u2019agr\u00e9gation des plaquettes sanguines) et dans la glande thyro\u00efde. Ils sont peu abondants dans le foie et le rein. La biosynth\u00e8se des plasmalog\u00e8nes est particuli\u00e8rement active dans les cellules du syst\u00e8me nerveux central. Au d\u00e9but des ann\u00e9es 1980, il fut \u00e9tabli que la mol\u00e9cule de d\u00e9part de la synth\u00e8se des glyc\u00e9rolipides, y compris ceux poss\u00e9dant une fonction vinyle-\u00e9ther, est le dihydroxy ac\u00e9tone phosphate (DHAP), form\u00e9 selon la r\u00e9action :<\/p>\n

<\/p>\n

Acyl-DHA + ATP → Acyl-DHAP + ADP<\/p>\n

En 1982, Amiya K. Hajra et James E. Bishop (Department of biological chemistry, University of Michigan, Ann Arbor<\/i>) montr\u00e8rent que les enzymes catalysant les deux premi\u00e8res r\u00e9actions de la synth\u00e8se des plasmalog\u00e8nes sont localis\u00e9s dans les peroxysomes. Le dihydroxy ac\u00e9tone phosphate, synth\u00e9tis\u00e9 dans le cytosol, franchit la membrane peroxysomale et p\u00e9n\u00e8tre dans la matrice o\u00f9 il est acyl\u00e9 (liaison ester) par la dihydroxy ac\u00e9tone phosphate acyl transf\u00e9rase, un enzyme caract\u00e9ris\u00e9 en 1981 par Lawrence M. Ballas et Robert M. Bell (Department of biochemistry, North Carolina State University<\/i>) :<\/p>\n

<\/p>\n

Acyl-CoA + DHAP → 1-acyl-glyc\u00e9rone-3P + CoA<\/p>\n

Au cours de l\u2019\u00e9tape suivante, la 1-alkyl-DHAP synthase catalyse la substitution de l\u2019acide gras li\u00e9 au DHAP par un alcool gras aliphatique \u00e0 longue cha\u00eene (liaison \u00e9ther), synth\u00e9tis\u00e9 dans le cytosol et qui a franchi la membrane peroxysomale :<\/p>\n

<\/p>\n

1-acyl-glyc\u00e9rone-3P + alcool gras → 1-alkyl-DHAP + acide gras<\/p>\n

L\u2019exportation du 1-alkyl-DHAP vers le reticulum endoplasmique, o\u00f9 se d\u00e9roulent les \u00e9tapes suivantes de la synth\u00e8se des plasmalog\u00e8nes, est catalys\u00e9e par l\u2019enzyme membranaire 1-alkyl-DHAP r\u00e9ductase :<\/p>\n

<\/p>\n

1-alkyl-DHAP + NADPH + H+<\/sup> → 1-alkyl-glyc\u00e9rol-3-P + NADP<\/p>\n

Masanori Honsho, Shunsuke Asaoku et Yukio Fujiki (University of Hyogo, Kobe<\/i>) ont montr\u00e9 que la production de plasmalog\u00e8nes est r\u00e9gul\u00e9e (down-regulation<\/i>) par l\u2019activit\u00e9 de l\u2019acyl-CoA r\u00e9ductase 1 (1-alkyl-DHAP r\u00e9ductase). Ce complexe enzymatique membranaire est sensible \u00e0 la teneur en plasmalog\u00e8nes; en cas de d\u00e9ficience, son activit\u00e9 augmente; lorsque le taux de plasmalog\u00e8nes revient \u00e0 la normale, un m\u00e9canisme de r\u00e9troaction n\u00e9gative (negative feedback mechanism<\/i>) se met en place et la vitesse de d\u00e9gradation de l\u2019enzyme s\u2019acc\u00e9l\u00e8re.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Hajra AK, Bishop JE Glycerolipid biosynthesis in peroxysomes via the acyl dihydroxyacetone pathway<\/i> (1982)
\nBallas LM, Bell RM Topography of glycerolipid synthetic enzymes Synthesis of phosphatidylserine, phosphatidylinositol and glycerolipid intermediates occurs on the cytoplasmic surface of rat liver microsomal vesicles<\/i> (1981)
\nHonsho M, Asaoku S, Fujiki Y Posttranslational regulation of fatty acyl-CoA reductase 1, Far1, controls ether glycerophospholipid synthesis<\/i> (2010)<\/p>\n

On sait, par le t\u00e9moignage de ses collaborateurs et coll\u00e8gues, que vers le milieu du XVIIIe<\/sup> si\u00e8cle des cristaux de cholest\u00e9rol furent isol\u00e9s \u00e0 partir de calculs biliaires par Fran\u00e7ois Poulletier de La Salle, Conseiller au Parlement de Paris et amateur de chimie. Ce lipide de la famille des st\u00e9rols est un pr\u00e9curseur des hormones st\u00e9ro\u00efdes et des acides biliaires, et un constituant des membranes cellulaires, notamment de la membrane plasmique. La biosynth\u00e8se du cholest\u00e9rol<\/b> est une voie anabolique complexe faisant intervenir plus de 30 enzymes diff\u00e9rents. Dans le cytosol des cellules h\u00e9patiques et intestinales, l\u2019ac\u00e9toac\u00e9tyl CoA thiolase catalyse la condensation de deux mol\u00e9cules d\u2019ac\u00e9tyl-CoA (C2<\/sub>) en ac\u00e9to-ac\u00e9tyl-CoA (C4<\/sub>), qui est converti successivement en 3-hydroxy-3-m\u00e9thylglutaryl-CoA (C6<\/sub>) par la 3-hydroxy-3-m\u00e9thylglutaryl-CoA synthase, puis en m\u00e9valonate (C6<\/sub>) par la 3-hydroxy-3-m\u00e9thylglutaryl-CoA r\u00e9ductase. La m\u00e9valonate kinase phosphoryle l\u2019acide m\u00e9valonique en consommant une mol\u00e9cule d\u2019ATP. L\u2019aboutissement de la voie biosynth\u00e9tique du cholest\u00e9rol dite \u00ab voie du m\u00e9valonate \u00bb est la formation d\u2019un d\u00e9riv\u00e9 isopr\u00e9no\u00efde, l\u2019isopent\u00e9nyl pyrophosphate (C5<\/sub>). La biosynth\u00e8se se poursuit par la condensation de six mol\u00e9cules d\u2019isopent\u00e9nyl pyrophosphate en squal\u00e8ne (C30<\/sub>).<\/p>\n

On a longtemps cru que la biosynth\u00e8se du cholest\u00e9rol se d\u00e9roulait seulement dans le cytosol et le r\u00e9ticulum endoplasmique. Apr\u00e8s la d\u00e9couverte que des enzymes impliqu\u00e9s dans cette voie portent des signaux d\u2019adressage peroxysomal PTS, on a \u00e9tabli que les peroxysomes interviennent \u00e0 plusieurs niveaux dans cette biosynth\u00e8se : (i) dans les \u00e9tapes pr\u00e9c\u00e9dant la voie du m\u00e9valonate : la condensation de mol\u00e9cules d’ac\u00e9tyl-CoA pour former l’hydroxy-m\u00e9thylglutaryl-CoA, catalys\u00e9e par l\u2019ac\u00e9toac\u00e9tyl-CoA thiolase et la 3-hydroxy-3-m\u00e9thylglutaryl-CoA synthase ; (ii) dans les \u00e9tapes de la voie du m\u00e9valonate aboutissant \u00e0 la conversion du m\u00e9valonate en isopr\u00e9no\u00efdes. La phosphorylation du m\u00e9valonate par la m\u00e9valonate kinase et la d\u00e9carboxylation du m\u00e9valonate 5-pyrophosphate en isopent\u00e9nyl 5-pyrophosphate se d\u00e9roulent en grande partie dans la matrice peroxysomale ; de m\u00eame que la condensation par isopent\u00e9nyl-diphosphate isom\u00e9rase et la farn\u00e9syl pyrophosphate synthase de trois unit\u00e9s d’isopr\u00e8ne (C5<\/sub>) en farn\u00e9syl-pyrophosphate (C15<\/sub>), l\u2019interm\u00e9diaire principal de la voie du m\u00e9valonate. Les pr\u00e9curseurs isopr\u00e9no\u00efdes sont alors transf\u00e9r\u00e9s vers le r\u00e9ticulum endoplasmique. Le transport entre organites est assur\u00e9 par des prot\u00e9ines de type SCP 2 (Sterol Carrier Protein<\/i>). Un enzyme membranaire du reticulum, dont le site actif est tourn\u00e9 vers le cytosol, la squal\u00e8ne synthase, catalyse la condensation r\u00e9ductrice de deux mol\u00e9cules de farn\u00e9syl-pyrophosphate en squal\u00e8ne (C30<\/sub>). Une cyclase assure la conversion de la structure lin\u00e9aire du squal\u00e8ne-2,3-oxyde en structure cyclique du lanost\u00e9rol (C30<\/sub>). Une s\u00e9rie de 19 r\u00e9actions enzymatiques r\u00e9alisent la synth\u00e8se finale du cholest\u00e9rol. <\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Kovacs WJ, Krisans SK The role of peroxisomes in cholesterol biosynthesis<\/i> (2003)<\/p>\n

La bile est un liquide contenant, outre des \u00e9lectrolytes, des pigments (bilirubine, biliverdine), du cholest\u00e9rol, des phospholipides et des sels biliaires, form\u00e9s par conjugaison d\u2019acides biliaires avec les acides amin\u00e9s glycine ou taurine ; la biosynth\u00e8se des acides biliaires<\/b> est un processus m\u00e9tabolique mettant en \u0153uvre une coop\u00e9ration entre plusieurs compartiments subcellulaires, principalement le r\u00e9ticulum endoplasmique et les peroxysomes. Les acides biliaires, dits primaires, cholique et ch\u00e9nod\u00e9soxycholique, et secondaires, d\u00e9soxycholique et lithocholique, sont des st\u00e9ro\u00efdes en C24<\/sub> d\u00e9riv\u00e9s du cholest\u00e9rol (C27<\/sub>). Dans les cellules h\u00e9patiques, cette conversion met en jeu une cascade de vingt enzymes et consomme, chez l\u2019homme, environ la moiti\u00e9 de la production journali\u00e8re de cholest\u00e9rol ; le reste est destin\u00e9 \u00e0 la membrane plasmique des cellules, \u00e0 la synth\u00e8se des hormones st\u00e9ro\u00efdiennes et de la vitamine D. La voie, dite classique, de biosynth\u00e8se des acides biliaires d\u00e9bute par l\u2019oxydation du cholest\u00e9rol, catalys\u00e9e par un enzyme membranaire du reticulum endoplasmique, la cholest\u00e9rol 7α-hydroxylase :<\/p>\n

cholest\u00e9rol + NADPH + H+<\/sup> + O2<\/sub> → 7 α-hydroxycholest\u00e9rol + NADP+<\/sup> + H2<\/sub>O<\/p>\n

Le produit final de cette voie est l\u2019acide cholique. La cholest\u00e9rol 7α-hydroxylase catalyse l’\u00e9tape limitante de la conversion du cholest\u00e9rol en acides biliaires et r\u00e9gule l’hom\u00e9ostasie du cholest\u00e9rol. La voie, dite alternative, de biosynth\u00e8se des acides biliaires d\u00e9bute aussi par une oxydation du cholest\u00e9rol, catalys\u00e9e par un enzyme de la membrane mitochondriale interne, la st\u00e9rol-27-hydroxylase :<\/p>\n

cholest\u00e9rol + NADPH + H+<\/sup> + O2<\/sub> → 27 OH-Cholest\u00e9rol + NADP+<\/sup> + H2<\/sub>O<\/p>\n

Le produit final de cette voie h\u00e9patique minoritaire est l\u2019acide ch\u00e9nod\u00e9soxycholique. Les deux hydroxylases catalysant les r\u00e9actions ci-dessus sont des mono-oxyg\u00e9nases de la famille des cytochromes P450. <\/p>\n

Russel F. Hanson et Gale Williams (Department of Medicine, University of Minnesota Medical School, Minneapolis<\/i>) isol\u00e8rent, \u00e0 partir de bile humaine, un premier interm\u00e9diaire entre le cholest\u00e9rol et l\u2019acide cholique : l\u2019acide 3α,7α,12α-trihydroxy-5β-cholestano\u00efque (C24<\/sub>). Jan I. Pedersen et Johan Gustafsson (Chalmers University of Technology, Gothenburg<\/i>) montr\u00e8rent qu\u2019une fraction peroxysomale de foie de rat, isol\u00e9e par centrifugation sur un gradient de Percoll \u00e0 partir d\u2019une fraction mitochondriale l\u00e9g\u00e8re, catalyse la conversion de cet interm\u00e9diaire en acide cholique. Une contamination de la fraction peroxysomale par des mitochondries n\u2019\u00e9tant pas exclue, Pedersen et coll. raffin\u00e8rent leur m\u00e9thode de pr\u00e9paration en rempla\u00e7ant le Percoll par un gradient de saccharose et en \u00e9tablissant la distribution d\u2019enzymes marqueurs. Ils \u00e9tudi\u00e8rent en d\u00e9tail la cin\u00e9tique de la r\u00e9action d\u2019oxydation peroxysomale de l\u2019acide 3α,7α,12α-trihydroxy-5β-cholestano\u00efque et soulign\u00e8rent l\u2019importance de l\u2019est\u00e9rification par le CoA. Le groupe de Pedersen montra que la conjugaison de l\u2019acide cholique avec les acides amin\u00e9s taurine et glycine s\u2019effectue aussi dans les peroxysomes. Les acides biliaires ainsi solubilis\u00e9s et conjugu\u00e9s sont \u00e9vacu\u00e9s vers les canalicules biliaires.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Russel F. Hanson RF, et Gale Williams G The isolation and identification of 3 alpha, 7 alpha-dihydroxy-5 beta-cholestan-26-oic acid from human bile<\/i> (1971)
\nPedersen JI, Gustafsson J Conversion of 3 alpha, 7 alpha, 12 alpha-trihydroxy-beta-cholestanoic acid into cholic acid by rat liver peroxisomes<\/i> (1980).
\nKase F, Bj\u00f6rkem I, Pedersen JI Formation of cholic acid from 3 alpha, 7 alpha, 12 alpha-trihydroxy-5 beta-cholestanoic acid by rat liver peroxisomes<\/i> (1983)
\nBj\u00f6rkhem I, Kase BF, Pedersen JI Mechanism of peroxisomal 24-hydroxylation of 3 alpha,7 alpha,12 alpha-trihydroxy-5 beta-cholestanoic acid in rat liver<\/i> (1984)
\nKase BF, Prydz K, Bj\u00f6rkhem I, Pedersen JI Conjugation of cholic acid with taurine and glycine by rat liver peroxisomes<\/i> (1986)
\nOstlund Farrants AK, Bj\u00f6rkhem I, Pedersen JI Identification of 3 alpha, 7 alpha, 12 alpha-trihydroxy-5 beta-cholest-24-enoic acid as an intermediate in the peroxisomal conversion of 3 alpha,7 alpha,12 alpha-trihydroxy-5 beta-cholestanoic acid to cholic acid<\/i> (1989)<\/p>\n

En 1991, Harald Osmundsen, Jon Bremer (Institute for Medical Biochemistry, University of Oslo<\/i>) et Jan I. Pedersen identifi\u00e8rent, dans une fraction peroxisomale de foie de rat, un second interm\u00e9diaire dans la conversion de l\u2019acide 3α,7α,12α-trihydroxy-5β-cholestano\u00efque en acide cholique. Cette r\u00e9action n\u00e9cessite que le milieu d\u2019incubation contienne du NAD+, en plus du CoA, de l\u2019ATP et du Mg2+<\/sup>. L\u2019interm\u00e9diaire est l\u2019acide 3α,7α,12α-trihydroxy-5β-cholest-24-\u00e9no\u00efque, avec une double liaison en position δ24<\/sub>. Les auteurs proposent donc que le raccourcissement de la cha\u00eene lat\u00e9rale des pr\u00e9curseurs des acides biliaires se fasse selon un m\u00e9canisme de β-oxydation : (i) activation du pr\u00e9curseur en ester de CoA par la Bile Acyl-CoA Synthetase<\/i> ; (ii) oxydation avec introduction d\u2019une double liaison par l\u2019acyl-CoA oxydase FAD-d\u00e9pendante, avec transfert des \u00e9lectrons \u00e0 l\u2019O2<\/sub> et production d\u2019H2<\/sub>O2<\/sub> ; (iii) hydratation et d\u00e9shydrog\u00e9nation par la D-bifunctional protein<\/i> (un d\u00e9ficit en cet enzyme bloque la production d’acides biliaires matures) ; (iv) clivage par la thiolase en acide biliaire en C24<\/sub> et propionyl-CoA.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Osmundsen H, Bremer J, Pedersen JI Metabolic aspects of peroxisomal &beta-oxydation<\/i> (1991)<\/p>\n

Enfin, les peroxysomes participent \u00e0 la photorespiration<\/b> au cours de laquelle les plantes consomment de l\u2019oxyg\u00e8ne et produisent du gaz carbonique ; ils renferment un enzyme impliqu\u00e9 dans ce processus, la glycolate oxydase qui catalyse la r\u00e9action :<\/p>\n

<\/p>\n

glycolate + O2<\/sub> → glyoxylate + H2<\/sub>O2<\/sub><\/p>\n

(voir le paragraphe consacr\u00e9 au cycle oxydatif photosynth\u00e9tique du carbone dans le chapitre \u00ab Chloroplastes \u00bb)<\/p>\n

<\/a>Glyoxysomes<\/b><\/span><\/h3>\n

Il existe un autre m\u00e9canisme, diff\u00e9rent de la β-oxydation, qui permet aux cellules v\u00e9g\u00e9tales et aux graines riches en lipides d\u2019utiliser l\u2019\u00e9nergie des acides gras ; ce processus permet aux graines de germer et aux plantules de cro\u00eetre avant que la photosynth\u00e8se devienne fonctionnelle. Chez les bact\u00e9ries, les champignons, les protistes et les plantes (mais pas chez les mammif\u00e8res), le cycle du glyoxylate est une variante du Cycle des acides tricarboxyliques. Il fut d\u00e9couvert par Hans Kornberg dans le laboratoire de Hans Krebs (Medical Research Council Cell Metabolism Research Unit, Department of Biochemistry, University of Oxford<\/i>). Il porte le nom de l\u2019un des interm\u00e9diaires du cycle, l\u2019anion glyoxylate, un acide carboxylique en C2<\/sub>. La conversion des acides gras en sucres se fait par une suite de r\u00e9actions au cours desquelles les groupes ac\u00e9tyl fournis par l\u2019ac\u00e9tyl-CoA sont condens\u00e9s en succinate. Au cours du s\u00e9jour sabbatique d\u2019Harry Beevers (University of California, Santa Cruz<\/i>) \u00e0 Oxford, Krebs lui sugg\u00e9ra de collaborer avec Kornberg sur la conversion des acides gras en hydrates de carbone chez les plantes ; ils montr\u00e8rent que deux enzymes du cycle du glyoxylate, la malate synthase et l\u2019isocitrate lyase, sont pr\u00e9sents dans l\u2019endosperme de graines de ricin. David Canvin et Beevers (Department of Biological Sciences, Purdue University, Lafayette<\/i>) confirm\u00e8rent que l\u2019endosperme des graines de ricin poss\u00e8de les enzymes catalysant la conversion d\u2019acides gras en sucre, en mettant en contact des coupes de tissu avec une s\u00e9rie de substrats \u2013 ac\u00e9tate, succinate, malate – marqu\u00e9s au C14<\/sup>. L\u2019\u00e9tudiant post-doctoral Bill Breidenbach \u00e9tablit, par centrifugation en gradient de densit\u00e9, la localisation de la malate synthase et de l\u2019isocitrate lyase dans des organites plus denses que les mitochondries, que Beevers nomma \u00ab glyoxysomes \u00bb. <\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Kornberg HL, Krebs HA Synthesis of Cell Constituents from C2-Units by a Modified Tricarboxylic Acid Cycle<\/i> (1957)
\nKornberg HL, Beevers H The glyoxylate cycle as a stage in the conversion of fat to carbohydrate in castor beans<\/i> (1957)
\nKornberg HL, Beevers H A mechanism of conversion of fat to carbohydrate in the castor bean<\/i> (1957)
\nCanvin DT, Beevers H Sucrose Synthesis from Acetate in the Germinating Castor Bean: Kinetics and Pathway<\/i> (1961)
\nBreidenbach RW, Beevers H Association of the glyoxylate cycle enzymes in a novel subcellular particle from castor bean endosperm<\/i> (1967)
\nCooper TG Beevers H Mitochondria and Glyoxysomes from Castor Bean Endosperm. Enzyme Constituents and Catalytic Capacity<\/i> (1969)<\/p>\n

Les glyoxysomes sont une forme sp\u00e9cialis\u00e9e de peroxysomes, pr\u00e9sents dans les tissus de stockage des lipides des graines en cours de germination et chez certains champignons filamenteux. Ils prennent naissance dans le r\u00e9ticulum endoplasmique et se multiplient en se divisant par fission. De forme sph\u00e9rique ou ovo\u00efde, ces organites (0,5 \u00e0 1,5 microm\u00e8tre) s\u2019associent aux corpuscules lipidiques des graines, dans lesquels ils puisent leurs substrats. Une membrane simple entoure une matrice contenant parfois une structure cristalline d’enzymes concentr\u00e9s. La transformation rapide de l’ac\u00e9tyl-CoA, issu de la β-oxydation des acides gras, en succinate dans le cycle du glyoxylate fournit les glucides n\u00e9cessaires \u00e0 la croissance : le succinate est export\u00e9 vers les mitochondries puis transform\u00e9 en glucose dans le cytosol. A la fin de la germination, lorsque la photosynth\u00e8se se met en place et que la chlorophylle verdit la plante, les glyoxysomes laissent progressivement la place aux peroxysomes foliaires, qui sont le si\u00e8ge de la photo-respiration. Les glyoxysomes ne poss\u00e8dent pas de g\u00e9nome propre ; leurs prot\u00e9ines sont cod\u00e9es par les g\u00e8nes nucl\u00e9aires et import\u00e9es depuis le cytosol.<\/p>\n

James Hogg et Miklos M\u00fcller (The Rockefeller University, New York<\/i>) ont montr\u00e9 que chez le protiste Tetrahymena pyriformis<\/i>, le Cycle des acides tricarboxyliques et Cycle du glyoxylate (ana\u00e9robie) op\u00e8rent dans des organites diff\u00e9rents : dans les mitochondries pour le premier, dans les peroxysomes pour le second ; ils ont \u00e9tabli la pr\u00e9sence d\u2019isocitrate lyase, et de malate synthase (Cycle du glyoxylate) dans les granules contenant aussi la glyoxylate oxydase, la catalase et la L-α-hydroxy acide oxydase.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : M\u00fcller M, Hogg JF, de Duve C Distribution of tricarboxylic acid cycle enzymes and glyoxylate cycle enzymes between mitochondria and peroxisomes in Tetrahymena pyriformis<\/i> (1968)<\/p>\n

<\/a>Glycosomes<\/b><\/span><\/h3>\n

La glycolyse est une voie catabolique ana\u00e9robie productrice d’\u00e9nergie, qui se d\u00e9roule dans le cytosol. En 1977, Frederik R. Opperdoes et Piet Borst (Section for Medical Enzymology and Molecular Biology, Laboratory of Biochemistry, University of Amsterdam<\/i>) identifi\u00e8rent chez Trypanosoma brucei<\/i> un organite qu\u2019ils nomm\u00e8rent \u00ab glycosome \u00bb parce qu\u2019il renferme la majeure partie des enzymes de la glycolyse (7 \u00e0 9 sur les 10 enzymes). Les glycosomes sont pr\u00e9sents chez les protistes de l\u2019ordre des Kin\u00e9toplastid\u00e9s (Trypanosoma, Leishmania<\/i>) et chez les Diplon\u00e9midae (plancton des milieux aquatiques). On peut supposer que la s\u00e9questration des enzymes et des substrats au sein d\u2019un m\u00eame organite augmente le flux glycolytique et la production d\u2019\u00e9nergie, tout en prot\u00e9geant le Trypanosome contre l’accumulation d’interm\u00e9diaires phosphoryl\u00e9s potentiellement toxiques. <\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Opperdoes FR, Borst P Localization of nine glycolytic enzymes in a microbody-like organelle in Trypanosoma brucei: the glycosome<\/i> (1977)<\/p>\n

Les glycosomes sont des organites entour\u00e9s d\u2019une membrane simple, appartenant \u00e0 la famille des peroxysomes ; ils n\u2019ont pas de g\u00e9nome propre. Leurs prot\u00e9ines sont cod\u00e9es par les g\u00e8ne nucl\u00e9aires et synth\u00e9tis\u00e9es dans le cytosol, d\u2019o\u00f9 elles sont import\u00e9es en utilisant la machinerie des prot\u00e9ines PEX (peroxines). Les glycosomes sont des organites d\u2019une remarquable plasticit\u00e9, ce qui leur permet de s\u2019adapter au cycle de vie du parasite dans l\u2019estomac et l\u2019intestin de l’insecte ou dans les cellules et le sang de l\u2019homme. C\u2019est ainsi qu\u2019en plus de la glycolyse, ils sont impliqu\u00e9s dans le m\u00e9tabolisme des lipides : β-oxydation des acides gras, biosynth\u00e8se des \u00e9th\u00e9rophospholipides. Les parasites n\u2019ayant pas l\u2019\u00e9quipement enzymatique n\u00e9cessaire \u00e0 la synth\u00e8se des purines, les glycosomes offrent une voie de secours (purine salvage<\/i>) qui leur permet de r\u00e9cup\u00e9rer les bases puriques \u2013 ad\u00e9nine, guanine, hypoxanthine – et de les convertir en nucl\u00e9otides monophosphate : AMP, GMP, IMP.<\/p>\n

<\/a>Hydrog\u00e9nosomes<\/b><\/span><\/h3>\n

Donald G. Lindmark et Miklos M\u00fcller (The Rockefeller University, New York<\/i>) \u00e9tudi\u00e8rent la distribution de la pyruvate synthase et de l\u2019hydrog\u00e9nase dans des fractions obtenues par centrifugation diff\u00e9rentielle et en gradient de densit\u00e9 \u00e0 partir d\u2019homog\u00e9nats de Trichomonas f\u0153tus, un parasite du tube digestif et des organes g\u00e9nitaux ; ils montr\u00e8rent que ces deux enzymes sont localis\u00e9es dans un organite subcellulaire contenant la malate d\u00e9shydrog\u00e9nase et l\u2019\u03b1-glyc\u00e9rophosphate d\u00e9shydrog\u00e9nase. Ce \u00ab microcorpuscule \u00bb, de m\u00eame taille – 1 microm\u00e8tre \u2013 que les microbodies<\/i>, ne renfermait ni catalase ni NADH oxydase ; il \u00e9tait donc diff\u00e9rent des peroxysomes. Comme il intervient dans la d\u00e9gradation du pyruvate en lib\u00e9rant des \u00e9lectrons et en produisant de l\u2019hydrog\u00e8ne mol\u00e9culaire, Lindmark et M\u00fcller propos\u00e8rent de l\u2019appeler \u00ab hydrog\u00e9nosome \u00bb.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Lindmark DG, M\u00fcller M Hydrogenosome, a Cytoplasmic Organelle of the Anaerobic Flagellate Tritrichomonas foetus, and Its Role in Pyruvate Metabolism<\/i> (1973)<\/p>\n

Les hydrog\u00e9nosomes sont des organites que l’on trouve chez des parasites ana\u00e9robies comme les trichomonades et, d\u2019une mani\u00e8re plus g\u00e9n\u00e9rale, chez des eucaryotes unicellulaires – protozoaires, certains champignons, cili\u00e9s – vivant dans des milieux pauvres en oxyg\u00e8ne \u2013 microa\u00e9rophiles – ou ana\u00e9robies. Ils existe aujourd\u2019hui un consensus pour admettre qu\u2019il existe une parent\u00e9 entre mitochondries et hydrog\u00e9nosomes : les eucaryotes qui poss\u00e8dent des hydrog\u00e9nosomes n\u2019ont pas de mitochondries ; les deux organites ont une double membrane entourant une matrice, dans laquelle la membrane interne projette des cr\u00eates ; ils utilisent le m\u00eame complexe de translocation prot\u00e9ique TOM\/TIM (Translocase Outer Membrane\/Translocase Inner Membrane<\/i>) pour importer les m\u00e9tabolites \u2013 dont le pyruvate, issu de la glycolyse cytosolique – et pour ins\u00e9rer des prot\u00e9ines dans leurs membranes. Certains sp\u00e9cialistes vont plus loin : les hydrog\u00e9nosomes seraient des mitochondries modifi\u00e9es et les deux organites descendraient d\u2019une alpha-prot\u00e9obact\u00e9rie commune. A la diff\u00e9rence des mitochondries, les hydrog\u00e9nosomes n\u2019ont pas de g\u00e9nome, \u00e0 l\u2019exception du cili\u00e9 Nyctotherus ovalis<\/i> et du stram\u00e9nopile Blastocystis<\/i>, ce qui laisse supposer que les g\u00e9nomes des hydrog\u00e9nosomes des autres eucaryotes aient pu \u00eatre perdus au cours de l\u2019\u00e9volution.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Ricard G, de Graaf RM, Duthil BE, Duarte I, van Alen TA, van Hoek AH, Boxma B, van der Staay GWM, Moon-van der Staay SY, Chang WJ, Landweber LF, Hackstein JHP, Huynen MA Macronuclear genome structure of the ciliate Nyctotherus ovalis: single-gene chromosomes and tiny introns<\/i> (2008)
\nDenoeud F, Roussel M, Noel B, Wawrzyniak I, Da Silva C, Diogon M, Viscogliosi E, Brochier-Armanet C, Couloux A, Poulain J, Segurens B, Anthouard V, Texier C, Blot N, Poirier P, Choo Ng G, Tan KSW, Artiguenave F, Jaillon O, Aury JM, Delbac F, Wincker P, Vivares CP, El Alaoui H Genome sequence of the stramenopile Blastocystis, a human anaerobic parasite<\/i> (2011)<\/p>\n

Autre diff\u00e9rence avec les mitochondries : les hydrog\u00e9nosomes ne poss\u00e8dent ni cytochromes ni oxydations phosphorylantes mais, en ana\u00e9robiose, ils se comportent comme des organites respiratoires produisant de l’ATP \u00e0 partir de pyruvate :<\/p>\n

<\/p>\n

CH3<\/sub>-CO-COOH + H2<\/sub>O → CH3<\/sub>-COOH + CO2<\/sub> + 2 e–<\/sup> + 2 H+<\/sup><\/p>\n

<\/p>\n

La conversion de pyruvate en ac\u00e9tyl-CoA est catalys\u00e9e par la pyruvate : ferredoxine oxydor\u00e9ductase ; les \u00e9lectrons lib\u00e9r\u00e9s au cours de la r\u00e9action sont transf\u00e9r\u00e9s sur la ferredoxine ; l\u2019hydrog\u00e9nase capte les \u00e9lectrons de la ferredoxine pour r\u00e9duire les protons en hydrog\u00e8ne mol\u00e9culaire (d\u2019o\u00f9 l\u2019appellation \u00ab hydrog\u00e9nosome \u00bb) :<\/p>\n

2 e–<\/sup> + 2 H+<\/sup> → H2<\/sub><\/p>\n

Il faut noter que les protons sont utilis\u00e9s comme accepteurs d\u2019\u00e9lectrons par un nombre restreint d\u2019\u00eatres vivants ana\u00e9robies, probablement parce qu\u2019ils sont peu efficaces. La formation d\u2019hydrog\u00e8ne requiert en effet un niveau de potentiel beaucoup plus \u00e9lev\u00e9 (50 kilocalories) que celui du couple eau\/oxyg\u00e8ne :<\/p>\n

<\/p>\n

2 H2<\/sub>O → 4 H+<\/sup> + O2<\/sub> + 4 e–<\/sup><\/p>\n

Je rappelle que, chez les mitochondries, l\u2019accepteur final des \u00e9lectrons est l\u2019oxyg\u00e8ne mol\u00e9culaire. La production d’ATP dans les hydrog\u00e9nosomes met en jeu moins d\u2019enzymes que dans les mitochondries ; elle se fait par phosphorylation au niveau du substrat, un m\u00e9canisme que j\u2019ai d\u00e9crit dans le chapitre \u00ab Mitochondries \u00bb, \u00ab Synth\u00e9tiser de l\u2019ATP \u00bb. L\u2019ac\u00e9tate : succinyl CoA-transf\u00e9rase transf\u00e8re le groupement CoA de l’ac\u00e9tyl-CoA vers un succinate, avec formation d\u2019ac\u00e9tate et de succinyl-CoA un important interm\u00e9diaire du Cycle de Krebs poss\u00e9dant une liaison thioester \u00e0 haute \u00e9nergie. La succinyl-CoA synth\u00e9tase utilise cette \u00e9nergie pour synth\u00e9tiser de l\u2019ATP :<\/p>\n

ADP + Pi → ATP + H2<\/sub>O<\/p>\n

Le rendement de la production d\u2019ATP par mol\u00e9cule de glucose est bien moins \u00e9lev\u00e9 dans le cas de la phosphorylation au niveau que dans les oxydations phosphorylantes mitochondriales (36 mol\u00e9cules d\u2019ATP par mol\u00e9cule de glucose).<\/p>\n

Tout en se d\u00e9veloppant en milieu ana\u00e9robie, les organismes qui ont des hydrog\u00e9nosomes sont capables de s\u2019adapter \u00e0 un milieu contenant de l\u2019oxyg\u00e8ne en se comportant comme des ana\u00e9robies facultatifs. Ils poss\u00e8dent cependant un enzyme essentiel qui les prot\u00e8ge des effets d\u00e9vastateurs des radicaux libres : la superoxyde dismutase, une m\u00e9talloprot\u00e9ine \u00e0 mangan\u00e8se qui catalyse la dismutation de l\u2019ion superoxyde O2<\/sub>.-<\/sup> :<\/p>\n

<\/p>\n

O2<\/sub>.-<\/sup> → O2<\/sub> + e–<\/sup><\/p>\n

L\u2019hydrog\u00e8ne est oxyd\u00e9 en pr\u00e9sence d\u2019oxyg\u00e8ne :<\/p>\n

2 O2<\/sub>–<\/sup> + 2H+<\/sup> → H2<\/sub>O2<\/sub> + O2<\/sub>.<\/sup><\/p>\n

<\/a>\u00ab Peroxisome proliferators <\/em>\u00bb<\/b><\/span><\/h3>\n

En 1962 apparut dans l\u2019arsenal th\u00e9rapeutique une classe de substances d\u00e9rivant de l\u2019acide clofibrique. L\u2019\u00e9thyl-p<\/i>-chloro-ph\u00e9noxy-isobutyrate (clofibrate) fut commercialis\u00e9 en 1965 pour abaisser le taux de lipides et de cholest\u00e9rol sanguins chez l\u2019homme ; elle provoque cependant des effets secondaires ind\u00e9sirables parmi lesquels une h\u00e9patom\u00e9galie. En examinant au microscope \u00e9lectronique des coupes de foie de rat et de souris trait\u00e9s par le clofibrate, Donald J. Svoboda et Daniel L. Azarnoff (University of Kansas Medical Center<\/i>) montr\u00e8rent que l\u2019h\u00e9patom\u00e9galie s\u2019accompagne d\u2019une prolif\u00e9ration des microbodies<\/i> dans les h\u00e9patocytes. L\u2019augmentation du nombre de peroxysomes fut aussi observ\u00e9es par David E. Moody et Janardan K. Reddy (Northwestern University<\/i>) dans les h\u00e9patocytes de rats trait\u00e9s par une vari\u00e9t\u00e9s de d\u00e9riv\u00e9s d\u2019acides dicarboxyliques : acides phtalique, adipique, s\u00e9bacique\u2026 et chez la levure apr\u00e8s administration de m\u00e9thanol ou d\u2019acide ol\u00e9ique. On observe parall\u00e8lement une augmentation du nombre de r\u00e9cepteurs nucl\u00e9aires appel\u00e9s Peroxisome Proliferator Activated Receptors<\/i> (PPAR). Ces facteurs de transcription sont pr\u00e9sents dans le foie (PPARa, d et g), les muscles (PPARd) et le tissu adipeux (PPARg) ; ils sont activ\u00e9s par l\u2019augmentation du taux de lipides dans le sang ; leurs ligands sont des acides gras ou des d\u00e9riv\u00e9s d\u2019acides gras. Les r\u00e9cepteurs PPAR activ\u00e9s s\u2019associent aux r\u00e9cepteurs cytosoliques de l\u2019acide r\u00e9tino\u00efque en formant des h\u00e9t\u00e9rodim\u00e8res qui franchissent l\u2019enveloppe nucl\u00e9aire et se fixent sur les r\u00e9gions r\u00e9gulatrices des g\u00e8nes des enzymes du m\u00e9tabolisme des lipides et des hydrates de carbone. Ils jouent ainsi un r\u00f4le central dans l\u2019hom\u00e9ostasie des lipides provenant de la digestion en adaptant leur catabolisme ou leur stockage en fonction des signaux fournis par les teneurs en acides gras ou en interm\u00e9diaires m\u00e9taboliques.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Svoboda D, Azarnoff DL. Response of hepatic microbodies to a hypolipidemic agent, ethyl chlorophenoxyisobutyrate<\/i> (1966)
\nMoody, DE, Reddy, JK. Hepatic peroxisome (microbody) proliferation in rats fed plasticizers and related compounds<\/i> (1978)<\/p>\n

<\/a>Maladies peroxysomiales : \u00ab Peroxisomes biogenesis disorders <\/em>\u00bb<\/b><\/span><\/h3>\n

La gravit\u00e9 des pathologies affectant les peroxysomes – elles entra\u00eenent le d\u00e9c\u00e8s du patient – donne la mesure de l\u2019importance des fonctions cataboliques et biosynth\u00e9tiques de ces organites. Le paradigme de ces maladies g\u00e9n\u00e9tiques, le syndrome de Zellweger ou syndrome c\u00e9r\u00e9bro-h\u00e9pato-r\u00e9nal, fut d\u00e9crit en 1964 par Peter Bowen et le p\u00e9diatre Hans U. Zellweger (The University of Iowa<\/i>). Les nouveau-n\u00e9s atteints pr\u00e9sentent une hypotonie, des malformations osseuses au niveau du cr\u00e2ne, des mains et des pieds, un retard de d\u00e9veloppement neurologique avec surdit\u00e9 et atteinte de la r\u00e9tine, une h\u00e9patom\u00e9galie et des kystes r\u00e9naux ; ils d\u00e9c\u00e8dent dans les six premiers mois de leur existence. En 1973, Sydney L. Goldfisher (Albert Einstein College of Medicine<\/i>) d\u00e9couvrit que les h\u00e9patocytes et les cellules r\u00e9nales de ces patients sont d\u00e9pourvus de peroxysomes reconnaissables. L\u2019approche exp\u00e9rimentale utilis\u00e9e par Goldfisher et coll. associait \u00e0 l\u2019examen au microscope \u00e9lectronique, l\u2019histochimie et la biochimie. C\u2019est la premi\u00e8re fois que l\u2019on \u00e9tablissait un lien entre une maladie g\u00e9n\u00e9tique humaine et la d\u00e9ficience d’un organite subcellulaire. C\u2019est \u00e9galement \u00e0 partir de cette d\u00e9couverte que l\u2019on a d\u00e9fini le groupe de leucodystrophies que les cliniciens anglo-saxons appellent \u00ab Peroxisome Biogenesis Disorders<\/i> \u00bb.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Bowen P, Lee CS, Zellweger H, Ratcliffe R A familial syndrome of multiple congenital defects<\/i> (1964)
\nGoldfischer S, Moore CL, Johnson AB, Spiro AJ, Valsamis MP, Wisniewski HK, Ritch RH, Norton WT, Rapin I, Gartner, LM Peroxisomal and mitochondrial defects in the cerebro-hepato-renal syndrome (Zellweger’s)<\/i> (1974)<\/p>\n

Les prot\u00e9ines PEX (peroxines), d\u00e9crites dans le sous-chapitre \u00ab Microbodies<\/i> \u00bb, jouent un r\u00f4le pr\u00e9\u00e9minent dans l’\u00e9tiologie mol\u00e9culaire du syndrome de Zellweger. Je rappelle bri\u00e8vement le r\u00f4le de ces prot\u00e9ines qui assurent la logistique d\u2019importation, depuis le cytosol, des constituants des peroxysomes : (i) la prot\u00e9ine membranaire PEX3 (Peroxisomal biogenesis factor 3<\/i>) participe, avec PEX19, \u00e0 l\u2019insertion des prot\u00e9ines int\u00e9grales peroxysomales dans la membrane ; (ii) la peroxine cytosolique PEX5 (Peroxisome Biogenesis Factor 5<\/i>) est \u00e0 la fois un r\u00e9cepteur reconnaissant la s\u00e9quence d\u2019adressage (Peroxisomal-targeting Sequence<\/i>, PTS) des prot\u00e9ines destin\u00e9es aux peroxysomes, d\u00e9couverte au cours d\u2019exp\u00e9riences avec la lucif\u00e9rase des cellules d\u2019insecte, et un transporteur qui v\u00e9hicule le complexe polypeptide-PTS1 \u2013 PEX5 jusqu\u2019\u00e0 la membrane peroxysomale ; (iii) une association de prot\u00e9ines PEX – notamment PEX14 – s\u2019assemblent en complexe d’arrimage formant un pore (translocon) \u00e0 travers la membrane du peroxysome, par lequel les enzymes n\u00e9o-synth\u00e9tis\u00e9s sont transf\u00e9r\u00e9s dans la matrice. Dans le syndrome de Zellweger c\u2019est la biogen\u00e8se des peroxysomes qui est affect\u00e9e. L’un des 14 g\u00e8nes PEX<\/i> (souvent PEX 1<\/i>) porte une mutation. La prot\u00e9ine PEX cod\u00e9e par ce g\u00e8ne est absente ou d\u00e9fectueuse. Les enzymes destin\u00e9s \u00e0 la matrice peroxysomale, synth\u00e9tis\u00e9s par les polysomes cytosoliques, n\u2019\u00e9tant pas import\u00e9s, sont d\u00e9grad\u00e9s. Les cellules renferment des peroxysomes vides (Ghost peroxisomes<\/i>) ; c\u2019est le \u00ab Syndrome des peroxysomes vides \u00bb. L\u2019absence totale d\u2019enzymes de la \u03b2-oxydation fait que les acides gras \u00e0 tr\u00e8s longue cha\u00eene, les acides gras branch\u00e9s et l\u2019acide pristanique (un acide gras terp\u00e9no\u00efde provenant de l\u2019alimentation ou du lait maternel) ne sont plus d\u00e9grad\u00e9s ; l\u2019augmentation des concentrations sanguine et tissulaire en acides gras provoque des effets cliniques dramatiques, comme la destruction de la gaine de my\u00e9line (d\u00e9my\u00e9linisation) des cellules du cerveau.<\/p>\n

D\u2019autre part, comme je l\u2019ai \u00e9voqu\u00e9 dans le sous-chapitre \u00ab Fonctions des peroxysomes \u00bb, ces organites synth\u00e9tisent les pr\u00e9curseurs des plasmalog\u00e8nes, qui sont des constituants essentiels des membranes des neurones et des gaines de my\u00e9line entourant et prot\u00e9geant les axones des cellules nerveuses ; les plasmalog\u00e8nes sont aussi pr\u00e9sents dans les muscles en particulier dans le muscle cardiaque, o\u00f9 ils repr\u00e9sentent pr\u00e8s de la moiti\u00e9 des phospholipides. En l\u2019absence des enzymes des peroxysomes impliqu\u00e9s dans leur synth\u00e8se, un d\u00e9ficit ou une carence en plasmalog\u00e8nes entra\u00eene de graves cons\u00e9quences pour les syst\u00e8mes nerveux central et p\u00e9riph\u00e9rique, provoquant des handicaps neurologiques s\u00e9v\u00e8res.<\/p>\n

L’adr\u00e9noleucodystrophie n\u00e9onatale est une maladie grave qui se caract\u00e9rise par une accumulation d\u2019acides gras \u00e0 tr\u00e8s longue cha\u00eene. La mutation affecte le g\u00e8ne ABCD1, li\u00e9 au chromosome sexuel X. Les acides gras \u00e0 tr\u00e8s longue cha\u00eene n\u2019\u00e9tant pas d\u00e9grad\u00e9s dans les peroxysomes en acides gras \u00e0 cha\u00eene courte, ils s\u2019accumulent dans le sang et les tissus. Patrick Aubourg, Jean-Louis Mandel et coll. (Laboratoire de G\u00e9n\u00e9tique Mol\u00e9culaire des Eucaryotes du CNRS, Institut de Chimie Biologique, Facult\u00e9 de M\u00e9decine, Strasbourg) montr\u00e8rent que, chez les patients atteints d’adr\u00e9noleucodystrophie, les enzymes de la β-oxydation sont fonctionnels ; le d\u00e9faut porte sur une prot\u00e9ine membranaire peroxysomale de la superfamille des transporteurs \u00e0 cassette ATP (ATP-binding cassette transporters<\/i>) utilisant l’ATP comme source d’\u00e9nergie ; le transfert des acides gras dans les peroxysomes \u00e9tant interrompu, ils ne sont plus d\u00e9grad\u00e9s et s\u2019accumulent dans la bicouche phospholipidique des membranes des neurones cervicaux, provoquant une d\u00e9my\u00e9linisation inflammatoire. Un ph\u00e9nom\u00e8ne similaire se passe au niveau du cortex des glandes surr\u00e9nales (d\u2019o\u00f9 l\u2019appellation \u00ab adr\u00e9no \u00bb). Les jeunes patients pr\u00e9sentent des troubles neurologiques avec diminution des fonctions cognitives et motrices, perte de la vision et de l\u2019audition..<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Aubourg P, Mosser J, Douar AM, Sarde CO, Lopez J, Mandel JL Adrenoleukodystrophy gene: unexpected homology to a protein involved in peroxisome biogenesis<\/i> (1993)
\nMosser J, Douar AM, Sarde CO, Kioschis P, Feil R, Moser H, Poustka AM, Mandel JL, Aubourg P Putative X-linked adrenoleukodystrophy gene shares unexpected homology with ABC transporters<\/i> (1993)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Peroxysomes \u00ab Microbodies \u00bb Dans sa th\u00e8se de doctorat pr\u00e9sent\u00e9e en 1954 au Karolinska Institutet, \u00e0 Stockholm, Johannes A.G. Rhodin d\u00e9crivit la pr\u00e9sence, dans les cellules des tubes contourn\u00e9s du rein de souris, d\u2019organites de forme plus ou moins sph\u00e9rique avec une matrice granulaire entour\u00e9e d\u2019une membrane ; il les appela \u00ab microbodies \u00bb. Deux ans plus … Continue reading Chapitre 9<\/span> →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"footnotes":""},"class_list":["post-5493","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/5493","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=5493"}],"version-history":[{"count":14,"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/5493\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":17975,"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/5493\/revisions\/17975"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=5493"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}