Cours : Les lysosomes

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A) Définition

Microscopie de lysosomes
Microscopie de lysosomes


Ce sont des organites intra cytoplasmiques appartenant au système endomembranaire contenant des enzymes (des hydrolases acides) qui dégradent de nombreuses molécules biologiques. Ils se trouvent dans toutes les cellules mais sont plus abondantes dans les cellules responsables de la défense de l'organisme (macrophages, polynucléaires neutrophiles) ou des cellules très spécialisées comme les ostéoclastes. Visibles en microscopie optique et électronique, l'aspect hétérogène des lysosomes est détecté par une coloration histo-enzymologique de la phosphatase acide.

Lysosomes
Lysosomes


B) Composition

La membrane contient des glycoprotéines enzymatiques (comme la phosphatase acides), une pompe H+/ATPase (acidifie l'intérieur du lysosome), et des protéines permettant le transfert entre lysosomes et cytosol.

La lumière contient des enzymes qui ont été synthétisées dans le RER puis qui ont subit la N glycosylation et qui ont été transférées au Golgi. Là, les carbones 6 des résidus mannose sont phosphorylés pour donner du mannose 6 phosphate (Mn6P) en 2 étapes dans le Golgi Cis. Les enzymes porteuses du Mn6P sont alors transportées dans le Golgi Trans et reconnues par des récepteurs portés par la membrane du Golgi (récepteurs du Mn6P). Des vésicules tapissées de clathrine bourgeonnent du Golgi Trans et le récepteur de Mn6P, grâce à son domaine cytosolique permet l'adressage de la vésicule aux membranes des lysosomes. Une fois fusionné avec les lysosomes, le couple ligand récepteur est dissocié du fait du pH acide des lysosomes. Le récepteur du Mn6P sera alors réadressé ultérieurement pour recyclage au golgi ou à la membrane plasmique ou il peut alors se lier à des enzymes.

C) Rôles

1) Toutes les familles de molécules biologiques dégradées dans les lysosomes

Les lipides, les polysaccharides (sucres), les acides nucléiques, certaines protéines. Les produits de dégradation peuvent être expulsé hors du lysosomes par des protéines porteuses (perméase).

2) Les matériaux à dégrader proviennent de 4 compartiments avec lesquels les lysosomes fusionnent avec :

a) Un endosome

Les macromolécules incorporé dans la cellule par endocytose sont dégradées par le lysosome en produit finaux simples (acides aminés, etc...) qui seront réutilisés par la cellule. Les lysosomes jouent donc un rôle dans la nutrition. Certaines cellules spécialisé font appel aux lysosomes dans les phénomènes de sécrétion.

b) Un Phagosome (provenant de la phagocytose)

(pour les macrophages et les polynucléaires seulement) Le contenu du phagosome peut être complètement dégradé ou certain résidus/produits peuvent rester sous forme de corps résiduels dans la cellule et conduire à des phénomènes pathologiques (tels que la silicose).

c) Le cytosol

On ne peut pas à proprement parler de « fusion » avec le compartiment cytosolique ! Des petits peptides issus de la dégradation dans le protéasome entrent dans le lysosome par des perméases (adressage des séquences d'AA spécifiques).

d) Un autophagosome

Autophagie est un processus par lequel des composants du cytosol et des organites sont séquestrés par un autophagosome et dégradés par un lysosome. L'autophagie peut être sélective (aidée par un chaperon) ou non sélective. Le lysosome a ainsi une activité de nettoyage et peut débarrasser la cellule de vieilles mitochondries et autres éléments ou organites.

L'autophagie sélective :

Lysosomes
Lysosomes


Un chaperon hsc 73 contrôle le transport sélectif de protéines cytosoliques dans les lysosomes pour leur dégradation.

Ces protéines portent la séquence KFERQ qui est reconnue par hsc73.

Transport ATP-dépendant.

Une protéine de la membrane du lysosome LAMP2 reconnaît le chaperon lié a la protéine à dégrader.

La protéine pénètre dans le lysosome et est tirée par une autre molécule intra-lysosomale hsc70.

La microautophagie :

Constitutive.

Se fait par le biais de fusion avec des vésicules.

Concerne les protéines et les organites.

Non sélective.

La macroautophagie :

Inductible.

Par le biais de vésicules.

Concerne les protéines et les organites.

Non sélective.

Fonctions de l'autophagie :

Maintient d'un stock d'acides aminés pendant des périodes de déprivation.

Remodelage cellulaire pendant le processus de différentiation.

Destruction d'organites inutiles ou non fonctionnels.

Protection de la cellule pendant des périodes de stress.

Mort cellulaire pendant des périodes de différenciation ou d'atrophie tissulaire, caractérisée. par la dégradation du Golgi, du RER, et des mitochondries

Présence de vacuoles d'autophagie.

Préservation du cytosquelette .

Destruction nucléaire.

Lysosomes
Lysosomes


Régulation de l'autophagie :

Suppriment l'autophagie :
  • insuline et facteurs de croissance (growth factors)
  • acides aminés
  • drogues (wortmannine)
Stimulent l'autophagie :
  • glucagon et TGF
  • déprivation en nutriments
  • chaleur
  • drogues
  • agents pathogènes bactéries
D) Lysosomes et pathologies

Plusieurs types de maladies génétiques sont induits par des mutations altérant la fonction des lysosomes au niveau des enzymes lysosomales ou des transporteurs spécifiques avec pour conséquence l'accumulation des produits non dégradés dans les lysosomes.

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