Phospholipides : phosphoinositides membranaires
Vue d'ensemble
- En construction
Les phosphoinositides, dérivés phosphorylés du phosphatidylinositol (PtdIns), sont des glycérophospholipides chargés négativement, localisés dans le feuillet cytoplasmique des membranes cellulaires, qui jouent un rôle central dans le trafic membranaire, la transduction des signaux et l'ancrage protéique.
Les phosphoinositides représentent environ 10 à 15 % des phospholipides membranaires.
Vous pouvez lire : Understanding phosphoinositides: rare, dynamic, and essential membrane phospholipids (2019).
Structure générale
Les phosphoinositides sont composés :
(Figure : vetopsy.fr)
1. de deux acides gras qui, en général, i.e. entre 40 et 85 % de C38:4, sont :
- l’acide stéarique (C18:0, i.e. 18 carbones et 0 double liaison) en position 1,
- l’acide arachidonique (C20:4) en position 2.
On trouve d’autres acides gras minoritaires dans la plupart des cellules, les deuxièmes étant C38:3 (How is the acyl chain composition of phosphoinositides created and does it matter? 2019)
2. d'un squelette glycérol sur lequel ces acides gras sont fixés,
3. d'un noyau (ou cycle) inositol relié au squelette glycérol sur C1 par une liaison phosphodiester, i.e. liaison entre deux des groupes hydroxyles (-OH) de l'acide phosphorique avec deux groupes hydroxyle de deux autres molécules pour former deux liaisons ester,
- Ce noyau inositol peut être phosphorylé par de nombreuses kinases, i.e. qui ajoutent des groupes phosphate, sur les carbones 3, 4 et 5.
- Les groupes hydroxyles des atomes de carbone 2 et 6 ne sont pas phosphorylés pour des raisons d'encombrement stérique (
principe d'exclusion de Pauli).
Remarque : L’inositol trisphosphate, trisphosphoinositol, InsP3 ou IP3, est, avec les diacylglycérols (DAG), un messager secondaire de la transduction de signal et de la signalisation lipidique.
Classification des phosphoinositides
Les phosphoinositides comprennent plusieurs membres selon le nombre de phosphorylations et leur situation sur le noyau inositol.
| Phosphoinositides | mol % | localisation |
|---|---|---|
| Phosphatidylinositol PtdIns ou PI |
80 % |
|
| Phosphatidylinositol 4-phosphate (PtdIns4P, PI(4)P ou PI4P) |
2-5 % | |
| Phosphatidylinositol 3-phosphate (PtdIns3P, PI(3)P ou PI3P) |
0,2-05 % | Endosomes précoces |
| Phosphatidylinositol 5-phosphate (PtdIns5P, PI(5)P ou PI5P) |
0,01 % |
|
| Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2, PI(4,5)P2 ou PIP2) |
2-5 % | |
| Phosphatidylinositol 3,4-bisphosphate (PtdIns(3,4)P2 ou PI(3,4)P2) |
< 0,1% | |
| Phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate (PtdIns(3,5)P2 ou PI(3,5)P2) |
< 2 % | |
| Phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate (PtdIns(3,4,5)P3 PI(3,4,5)P3 ou ou PIP3) |
< 0,05 % |
|
1. Le phosphatidylinositol (PtdIns), composé qui représente environ 80% des phosphoinositides, est considéré comme le précurseur des autres.
2. Les phosphatidylinositol monophosphates sont représentés par :
- le phosphatidylinositol 4-phosphate, PtdIns4P, PI(4)P ou PI4P,
- le phosphatidylinositol 3-phosphate, appelé plus simplement PtdIns3P, PI(3)P ou PI3P,
- le phosphatidylinositol 5-phosphate, PtdIns5P, PI(5)P ou PI5P.
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(Figure : vetopsy.fr)
3. Les phosphatidylinositol bisphosphates sont représentés par :
- le phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate, PtdIns(4,5)P2, PI(4,5)P2 ou PIP2,
- le phosphatidylinositol 3,4-bisphosphate, PtdIns(3,4)P2 ou PI(3,4)P2,
- le phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate, PtdIns(3,5)P2 ou PI(3,5)P2.
p2.jpg)
(Figure : vetopsy.fr)
3. Le phosphatidylinositol trisphosphate est le phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate, PtdIns(3,4,5)P3, PI(3,4,5)P3 ou PIP3.
p3.jpg)
(Figure : vetopsy.fr)
Interactions avec les domaines protéiques
Les membranes cellulaires eucaryotes contiennent des phosphoinositides (PI), éléments essentiels, qui diffèrent selon la membrane concernée (Phosphoinositides in Cell Architecture 2011 et Roles of Phosphoinositides and Their binding Proteins in Parasitic Protozoa 2019).
(Figure : vetopsy.fr d'après Cernikova et coll)
1. Les PI servent de marqueurs des compartiments cellulaires.
Le phosphoinositides fournissent une identité membranaire (code) au sein du système endocytaire et forme des sites d'arrimage uniques pour les effecteurs des protéines (Translation of the phosphoinositide code by PI effectors 2010).
- Le PI4,5)P2 ou PIP2 et le PI(3,4,5)P3 ou PIP33 sont majoritairement localisés dans la membrane plasmique (Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate: Targeted Production and Signaling 2013 et PIP3: Tool of Choice for the Class I PI 3-kinases 2013).
- Le PI(3)P se concentre plutôt dans les endosomes précoces.
- Le PI(4)P est à la fois présent dans la membrane plasmique et dans l’appareil de Golgi.
- Le PI(3,5)P2, dans les endosomes tardifs et les lysosomes.
Vous pouvez lire : The interface between phosphatidylinositol transfer protein function and phosphoinositide signaling in higher eukaryotes (2019).
2. Dans certaines cellules, la répartition des PI paraît essentielle pour maintenir la polarité cellulaire (Phospholipids of the Plasma Membrane – Regulators or Consequence of Cell Polarity? 2020).
(Figure : vetopsy.fr d'après Cernikova et coll)
3. Les PI sont caractérisés par un métabolisme extrêmement actif, grâce à l’action d’un ensemble de PI-kinases et de PI-phosphatases spécifiques.
Les PI-kinases et les PI-phosphatases sont traitées dans des chapitres spéciaux.
4. Ces lipides, considérés comme des messagers secondaires, sont capables d’interagir directement avec de nombreux domaines protéiques (cf. figure).
La plupart de ces domaines sont traités dans des chapitres spéciaux ( domaines d'interaction membranaire).