Les systèmes endosomale et lysosomale

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, les désoxyribonucléases 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.