Pawlina. Texte et Atlas d’histologie. 8 ed

Les lysosomes primaires et secondaires se sont avérés avoir peu de vali- dité, car de nouvelles données de recherche ont permis de mieux comprendre les détails des mécanismes de se- cretion des protéines et le destin des vésicules endocytiques. Il est désormais admis que les lysosomes sont formés par une série complexe de mécanismes qui convergent vers les endosomes tardifs, lesquels se transforment en lysosomes. Ces voies sont responsables de la livraison ciblée d’enzymes lysosomales néosynthétisées et de protéines membranaires lysosomales structurées aux endosomes tardifs. Comme nous l’avons vu précédemment, les enzymes lysosomales sont synthétisées dans le RER et classées dans l’appareil de Golgi en fonction de leur capacité à se lier aux récepteurs M-6-P (voir p. 43). Les lysosomes possèdent une membrane unique, qui résiste à la digestion hydrolytique qui se produit dans leur lumière. Les lysosomes contiennent un groupe d’enzymes hydrolytiques et sont entourés d’une membrane unique qui résiste à l’hydrolyse de leurs propres enzymes ( g. 2-19). La membrane lysosomale possède une structure phospholipidique inhabituelle comprenant du cholestérol et un lipide unique appelé acide lysobiphosphatidique. La plupart des protéines structurelles de la membrane lysosomale sont classées en protéines membranaires associées au lysosome (LAMP), glycoprotéines membranaires lysosomales (LGP) et protéines membranaires intégrales lysosomales (LIMP). Elles représentent plus de 50 % du total des protéines membranaires lysosomales et sont fortement glu- cosylées dans la surface luminale. Les molécules de saccharides recouvrent presque toute la surface luminale de ces protéines, les protégeant ainsi de la digestion par les enzymes hydrolytiques. Les acides lysobiphosphatidiques présents dans la membrane lysosomale peuvent jouer un rôle important en limitant l’activité des enzymes hydrolytiques dirigées contre la membrane. La même fami-

lia de protéines membranaires est également détectée dans les endosomes tardifs. En outre, les lysosomes et les endosomes tardifs contiennent des pompes à protons ( H + ) qui transportent les ions H + dans la lumière lysosomale, qui maintient un faible pH ( ~ 4,7 ). La membrane lysosomale contient également des protéines transporteuses qui acheminent les produits finaux de la digestion (acides aminés, saccharides, nucléotides) vers le cytoplasme, où ils sont utilisés dans les processus de synthèse de la cellule ou subissent une exocytose. Certains médicaments peuvent affecter la fonction lysosomale. Par exemple, la chloroquine , un médicament utilisé dans le traitement et la prévention du paludisme, est un lysosomotrope qui s’accumule dans les lysosomes. Il augmente le pH du contenu lysosomal, ce qui inactive de nombreuses enzymes lysosomales. L’action de la chloroquine sur les lysosomes est à l’origine de son activité antipaludique ; le médicament se concentre dans la vacuole digestive acide du parasite du paludisme (Plasmodium falciparum) et interfère avec les processus digestifs pour finalement le tuer. Les protéines membranaires lysosomales sont synthétisées dans le RER et possèdent un signal spécifique qui les dirige vers le lysosome. Comme nous l’avons déjà mentionné, le transport intracellulaire qui achemine de nombreuses enzymes lysosomales solubles vers les endosomes tardifs et les lysosomes implique le signal M-6-P et son récepteur. Toutes les protéines membranaires destinées aux lysosomes (et aux endosomes tardifs) sont synthétisées dans le RER et transportées vers l’appareil de Golgi pour y être triées. Cependant, ils ne contiennent pas les signaux M-6-P et doivent être transportés vers les lysosomes par un mécanisme différent. Le signal de reconnaissance ou d’importation des protéines membranaires intégratives consiste en un court domaine cytoplasmique C-terminal, qui est reconnu par les complexes de protéines adaptines et emballé dans des vésicules recouvertes de clathrine. Ces protéines atteignent leur destination par l’un des deux mécanismes suivants : – Dans la voie de sécrétion constitutive, les LIMPs quittent l’appareil de Golgi dans des vésicules enrobées et sont délivrées à la surface cœliaque. De là, ils sont incorporés par endocytose et, à travers les compartiments endosomaux précoce et tardif, atteignent finalement les lysosomes ( g. 2-20). – Dans la voie de sécrétion des vésicules enrobées dérivées du Golgi, les PML, après tri et conditionnement, quittent l’appareil de Golgi dans des vésicules enrobées de clathrine (voir g. 2-20). Ces vésicules de transport voyagent et fusionnent avec les endosomes tardifs grâce à l’interaction entre les composants v-SNARE spécifiques des endosomes et les protéines d’amarrage t-SNARE (voir p. 41). Trois mécanismes différents acheminent le matériel destiné à la digestion intracellulaire vers les lysosomes. Selon leur nature, les matières à digérer dans les lysosomes arrivent par différents mécanismes ( g. 2-21). Dans le processus de digestion, la plupart des matières digérées proviennent des processus endocytiques ; toutefois, la cellule utilise également les lysosomes pour digérer ses propres parties obsolètes, les organelles non fonctionnelles et les molécules inutiles. Il existe trois mécanismes de digestion : – Les grandes particules extracellulaires, telles que les bactéries, les détritus cellulaires et autres matières étrangères, sont englouties par le processus de phagocytose. Un phagosome , formé lors de l’internalisation du matériel dans le cytoplasme, reçoit des enzymes hydrolytiques pour devenir un endosome tardif, qui mûrit en lysosome.

CAPITRE 2. CYTOPLASME CELLULAIRE ■ ORGANES MEMBRANOSYLES Protéines

Polysaccharides

H

Protéases

H

H

H

Glucosidases

H

Protéines de transport

.

Lipases et phospholipides

Lipides

H Surface luminale glycosylée ÉCHANTILLON H Acides nucléiques Nucléases et enzymes apparentées Phosphatases Phosphates liés organiquement Aryl-. sulfatases Sulfates liés organiquement H H Pompe à protons Membrane imperméable aux enzymes ; Contient les protéines membranaires spécifiques des lysosomes LAMP, LIMP et LGP

FIGURE 2-19. Diagramme d’un lysosome. Ce diagramme montre une sélection d’enzymes lysosomales qui résident dans un lysosome et leurs substrats respectifs. Sont également présentées les principales protéines spécifiques à la membrane lysosomale, ainsi que quelques autres protéines liées au transport membranaire.

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