I) Le système endosomale
Le système endosomale est un réseau complexe jouant un rôle
important dans le tri de molécules incorporées dans les cellules. Ce système
démarre immédiatement en dessous de la membrane plasmique et s’enfonce dans la
cellule. Il peut être divisé en deux voies, chacune caractérisée par des
structures bien particulières :
- La voie
des endosomes précoces est caractérisée par les endosomes de tri et
les endosomes de recyclage.
- La voie
des endosomes tardifs est caractérisée par les corps
multi-vésiculaire.
1) Voies des endosomes précoces
La voie des endosomes précoces est la première voie endosomale recruté
suite à l’endocytose des vésicules nues découlant des puits recouverts.
a) Endosomes de tri
Les endosomes de tri possèdent un contenu acide, grâce aux H+
ATPases vésiculaires, qui est nécessaire à la dissociation des complexes
ligand-récepteur. Ce pH passe donc de 7,4 (pH du milieu
extracellulaire) à 6,5(pH des endosomes tardifs).
Le tri est basé sur la structure tubulo-sphérique de l’endosome et
sur le flux massique. En effet, les grosses molécules restent dans la sphère et
les petites molécules migrent vers les tubules.
b) Endosomes de recyclage
Les endosomes de recyclage sont morphologiquement différents des
endosomes de tri en étant sous la forme de tubules interconnectés.
Les récepteurs endocytés associés aux vésicules qui rentrent dans
la voie endosomale sont réexpédiés vers la membrane en quittant les endosomes
de tri. Les ligands quant à eux sont adressés à d’autres compartiments de la
cellule.
2) Voies des endosomes tardifs
Les endosomes tardifs (pH de 6,5) ne correspondent pas à une
transformation de l’endosome de tri, mais bel et bien à un nouveau
compartiment. En effet, ils se présentent sous la forme de grosses structures
vésiculaires contenant elles-mêmes de petites vésicules ; on appelle ces
complexes des corps multi-vésiculaire. Ces derniers sont
partiellement responsables de la dégradation des protéines par hydrolyse grâce
à des enzymes hydrolytiques (hydrolases) provenant de l’appareil de Golgi via
des vésicules de transport.
Par la suite, l’endosome tardif à deux destinées différentes qui
aboutissent au même résultat :
- soit il
fusionne avec des vésicules d’hydrolyse, se trouvant être à nouveau des
vésicules de transport en provenance de l’appareil de Golgi, formant un
lysosome,
- soit il
fusionne avec un lysosome préexistant.
II) Le système lysosomale
Les lysosomes sont des organites cellulaires associés à la
digestion intracellulaire d’éléments absorbés par la cellule ou contenus dans
la cellule.
1) Caractéristiques structurales des lysosomes
a) La membrane lysosomale
La membrane lysosomale est essentiellement composée de
phospholipides. Les protéines, quant à elles, présentent pour la majorité une
glycosylation dirigée vers le lumen, les protégeant des hydrolases. Les
glycoprotéines enzymatiques membranaires caractérisent les lysosomes. Parmi
elles on compte :
- Des pompes
à protons responsables du pH acide (entre 4,5 et 5,5) des
lysosomes.
- Des protéines
LAMP (pour « Lysosomes associated membrane protein »)
présentent sous deux isoformes (LAMP-1 et LAMP-2) au niveau des lysosomes
matures, mais absentes des lysosomes primaires.
- Des phosphatases
acides, uniquement présentent au niveau des lysosomes primaires.
Attention, les lysosomes ne présentent pas de récepteurs au
mannose-6-phosphate, présents uniquement au niveau des endosomes et des endolysosomes.
b) Les hydrolases
Les hydrolases fonctionnent à pH acide (proche de 5) et catalysent
l’hydrolyse de toutes les molécules que peut contenir la cellule (protéines,
acides nucléiques, glucides et lipides). Chaque type d’hydrolases est
spécialisé dans l’hydrolyse d’une classe de molécules. Ainsi, les ribonucléases lysent
les ARN, lesdésoxyribonucléases lysent les ADN, les protéases lysent
les protéines, les polysaccharidases lysent les sucres et
les lipases lysent les lipides.
2) Formation des lysosomes
On distingue deux voies dans la formation des lysosomes :
- La voie
endosomale correspond à la fusion du lysosome primaire, provenant
du réseau trans golgien, avec un endosome tardif, permettant la formation
de l’endolysosome qui formera le lysosome.
- La voie
lysosomale correspond à la fusion du lysosome primaire avec un
lysosome déjà existant. Les récepteurs au mannose-6-phosphate sont ici
directement renvoyés au réseau trans golgien.
3) Les différents types de digestions
a) L’hétérophagie
L’hétérophagie correspond à la digestion de substances exogènes qui
rentrent dans la cellule soit par endocytose soit par phagocytose. Les
vésicules d’endocytose fusionnent avec les endosomes qui eux-mêmes fusionnent
avec les lysosomes primaires pour former les lysosomes matures.
b) L’autophagie
L’autophagosome est une expansion du réseau
trans-golgien qui entoure le matériel à digérer. Il fusionne ensuite avec des
lysosomes, formant des auto-phagolysosome. L’autophagie joue un
grand rôle dans le renouvellement des composants cellulaires.