Introduction
Les protéines sont continuellement renouvelées, ce qui implique des processus permanents de synthèse et de dégradation (protéolyse). L'échelle de ces processus est donnée par les chiffres suivants. Deux pour cent (2%) du poids protéique total du corps sont remplacés en une journée (environ 50 g pour un adulte). Les protéines sont dégradées en acides aminés dont 75% sont réutilisés pour une synthèse de novo. 25% sont donc éliminés sous forme d'urée. De ceci, il ressort qu'un apport alimentaire de 200 g de viande, oeufs ou produits laitiers, est nécessaire pour compenser la perte. Le turnover des protéines d'un hépatocyte est de l'ordre de 40% par jour. La différence entre 2% pour l'organisme entier et 40% pour la cellule, réside dans l'énorme différence de turnover entre les protéines. Effectivement, les protéines de la matrice extracellulaire ont une *demi-vie de l'ordre de quelques jours et même quelques mois alors que la majorité des enzymes métaboliques ne dure que quelques heures.
* Demi-vie des protéines
La courte demi-vie des enzymes pourrait être une conséquence de leur état « métastable ». Comme nous l'avons dit plus haut, l'activité des enzymes peut être modulée et donc leur repliement représente un compromis nécessaire entre l'état d'énergie minimale (protéine très stable mais non modifiable) et leur activité fonctionnelle (protéine modifiable mais moins stable). N'étant pas parfaitement stables, ces protéines, avec le temps, peuvent dériver vers un état de repliement incorrect. Dans ce cas, ces protéines sont reconnues par un processus non encore identifié et marquées par l'ubiquitine en vue de leur destruction ultérieure.
Grâce à des protéines à courte demi-vie, la cellule peut rapidement et transitoirement répondre à un environnement fluctuant (phénomène appelé plasticité cellulaire).
La cellule dispose de trois options pour la dégradation de ses protéines, chacune impliquant un jeu spécifique d'enzymes de dégradation (protéases).
dégradation d'une protéine par un protéasome,
dégradation d'une protéine donnée ou d'un organite entier par un lysosome,
autodestruction de la cellule entière par des caspases (phénomène de l'apoptose).
Des mécanismes spécifiques de contrôle sont attachés à chaque option, de manière à éviter les dégradations indésirables. Les protéases sont synthétisées comme précurseurs inactifs (pro-enzymes) qui seront rendus fonctionnels par des modifications post-traductionnelles survenant dans le site cellulaire approprié. Les protéases actives sont contrôlées par des facteurs tels que des inhibiteurs (comme la pepstatine), le pH local ou l'accès au substrat (pore d'entrée du protéasome).
La cellule dispose également de protéases responsables de la protéolyse partielle. Il s'agit du processus de maturation des protéines membranaires et sécrétées qui se produit dans les citernes de l'appareil de Golgi et les vésicules de sécrétion (sujet traité dans la ressource 08 « acheminement de protéines à travers le réticulum endoplasmique et le Golgi).
Les protéines extracellulaires sont aussi sujettes de la dégradation. Les protéases matricielles (MMPs) jouent un rôle important dans la re-modélisation de la matrice extracellulaire (entretien et processus de cicatrisation). Il existe également des protéases sécrétées par l'estomac et le pancréas et qui sont responsables de la dégradation des aliments (pepsine, chymotrypsine, trypsine). Enfin, il y des protéases impliquées dans la coagulation, l'activation du système du complément et l'activation des pro-hormones dans le sang.
Dans cette ressource nous traitons plus en détail : le protéasome, les cathepsines lysosomales et les caspases.