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Les Peroxysomes Version imprimable Suggérer par mail


Découverts en 1954, la fonction des peroxysomes est restée longtemps inconnue.

Structure et localisation

Vésicules sphériques ayant une taille similaire à celle des lysosomes (0,15 à 2 µm de diamètre). L'intérieur a une structure cristalline comme les lysosomes.

Ils sont délimités par une membrane (bicouche de phospholipides) de protéines et de lipides et il contiennent des enzymes permettant l'oxydation de nombreuses molécules organiques.
Présents dans toutes les cellules (plusieurs centaines par cellule), ils sont particulièrement abondants dans:
- les hépatocytes où de nombreux produits  toxiques du métabolisme s'accumulent.
- les cellules épithéliales des tubules proximaux et distaux des néphrons.

Biogenèse

La biogenèse des peroxysomes requiert:
- la formation d'une membrane (bicouche lipidique). Actuellement ce processus n'est pas très bien connu.
- l'incorporation de protéines dans la membrane.
- le transport de protéines solubles dans la matrice.
Les enzymes et autres protéines destinées aux peroxysomes doivent être:
- synthétisées dans le cytosol à partir des ribosomes cytosoliques
- importées dans la membrane (processus mal connu) et dans la matrice. Dans ce dernier cas les protéines solubles de la matrice possèdent une  séquence signal PTS (peroxisomal targeting signal). Cette séquence se lie à une molécule réceptrice pour permettre l'entrée de la protéine dans le peroxisome.
Deux signaux de ciblage vers les peroxysomes ont été identifiés:
- une séquence de 9 acides aminés à l'extrémité N terminale
- un tripeptide à l'extrémité C terminale
Chaque séquence signal a son propre récepteur.

Des protéines de transport ont été identifiées dans la membrane des peroxysomes. Elles appartiennent à la famille des protéines ABC (ATP binding Cassette). L'une d'elle l'ADLP (adrenoleukodystrophy protein) a été très étudiée mais son rôle n'est pas clairement identifié.

Comme les mitochondries les peroxisomes s'autorepliquent. Ils ne proviennent pas du réticulum endoplasmique comme il avait été originellement décrit. Leur durée de vie est d'environ une journée.

Fonction

La fonction essentielle du peroxysome est:
- d'isoler des atomes d'hydrogène et d'ajouter de l'oxygène pour former du peroxyde d'hydrogène.
- de protéger la cellule des effets du peroxyde d'hydrogène, en lui ajoutant de l'oxygène pour former de l'eau et de l'oxygène gazeux.
Le peroxysome a un rôle important dans de nombreuses voies métaboliques et en particulier dans le foie (chez l'homme).

Voies cataboliques

1- beta-oxidation de nombreux substrats:

- acides gras à très longues chaînes (saturés et insaturés), quelques acides gras à longues chaînes. Lorsqu'ils sont en excès c'est la voie  métabolique majeure du peroxisome. La beta-oxydation va conduire à la formation d'acétyl CoA. A noter que la mitochondrie n'oxyde que les acides gras à chaînes courtes, moyennes et la plupart des chaînes longues.

- chaîne latérale des éicosanoïdes (dérivés de l'acide arachidonique): prostaglandines, thromboxanes (impliqués dans le processus de coagulation), leucotriènes (impliqués dans la contraction musculaire).

2- dégradation du peroxyde d'hydrogène (H2O2)

C'est le rôle majeur du peroxisome de protéger la cellule des effets néfastes du peroxyde d'hydrogène.
Au cours de la beta-oxydation des acides gras, l'acyl-CoA oxydase permet la conversion de l'acyl CoA en enoyl-CoA. Au cours de la réaction l'enzyme transfère les électrons au FAD et génère le FADH2. Les électrons sont ensuite transférés à l'oxygène ce qui génère le peroxyde d'hydrogène. Ce dernier est ensuite converti par la catalase (oxydase) en oxygène et eau.

La beta-oxydation des acides gras au niveau de la mitochondrie diffère de celle du peroxisome uniquement au niveau de la conversion de l'acyl CoA en enoyl CoA. C'est l'acyl-CoA déshydrogénase qui génère l'enoyl-CoA et le FADH2 formé cède ses électrons à la chaîne de transport des électrons et non pas à l'oxygène.

3- dégradation d'un excès de purines (AMP, GMP).

Cette voie n'est présente que chez les primates, les oiseaux et les reptiles. Les purines sont d'abord converties en xanthine puis en acide urique.

4- métabolisme des acides aminés

Certaines enzymes ont un rôle clé dans le métabolisme des acides aminés.
- l'AGT (alanine glyoxylate transférase) qui permet la détoxification de la voie du glyoxylate. En effet le glycoxylate qui est formé à partir du glycolate doit être converti en glycine par l'AGT. Un défaut d'activité de l'AGT va conduire à une accumulation de glyoxylate qui est alors converti en oxalate. Chez l'homme une production exagérée conduit à un dépot de cristaux d'oxalate dans les reins perturbant ainsi leur fonctionnement.

-la glutaryl-CoA oxydase qui réside à la fois dans le peroxisome et la mitochondrie est importante dans le métabolisme de la lysine.Un défaut de l'enzyme entraîne une augmentation d'acide glutarique lors d'une charge en lysine. 

5- détoxification de l'alcool dans le foie
Voies anaboliques

1- synthèse de glycérolipides (plasmalogènes et platelet activating factor)
Les plasmalogènes sont des phospholipides des membranes cellulaires et, dans le coeur, ils peuvent représenter jusqu'à 50% de l'ensemble des phospholipides.

2- synthèse de cholestérol
Le cholestérol est nécessaire à la synthèse des membranes et c'est aussi un précurseur des hormones stéroïdes. Bien que la voie de synthèse soit essentiellement localisée dans le cytosol et le réticulum endoplasmique elle est aussi présente dans le peroxisome. Pour preuve, un défaut de biogenèse de peroxysomes, chez l'homme, entraîne un déficit de synthèse de cholestérol.

3- synthèse des acides biliaires

Les acides biliaires sont synthétisés dans le foie à partir du cholestérol. Les différentes étapes de synthèse sont très compartimentées puisqu'elles s'effectuent dans le cytosol, la mitochondrie, le réticulum endoplasmique et le peroxysome.

Autre fonction des peroxysomes chez les plantes:

- Lors de la germination des graines, avant que la plante ne puisse faire de la photosynthèse, les réserves de lipides sont converties en sucres qui seront la source d'énergie. Ce  processus est appelé le cycle glyoxylate.

Pathologies
On distingue 2 catégories de pathologies:
- celles qui sont dues à des déficiences d'une enzyme qui par voie de conséquence affectera une voie métabolique
- celles qui sont dues à un défaut de biogenèse des peroxisomes (rares cas) ce qui affectera l'ensemble des voies métaboliques du peroxisome .

L'importance des peroxisomes a aussi été révélé dans plusieurs situations: 
- de nombreuses molécules chimiques (polluants industriels, drogues) induisent une prolifération  importante des peroxisomes.
- des traitements prolongés avec des proliférateurs de peroxisomes induisent des tumeurs hépatiques (ils sont particulièrement abondants dans le foie). 
Dernière mise à jour : ( 29-11-2011 )
 
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