Que sont les endosomes ?

Les endosomes sont des vésicules cytosoliques liées à la membrane avec trois compartiments principaux, à savoir les compartiments endosomaux précoce, tardif et de recyclage. Les endosomes sont les parties intégrantes du processus d’endocytose, et de ce fait, jouent des rôles cruciaux dans divers processus physiologiques, tels que l’absorption de nutriments, le tri et la livraison de macromolécules, et la régulation des récepteurs de surface cellulaire et des expressions de transporteurs.

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Qu’est-ce que les endosomes ?

Les cellules eucaryotes engloutissent les macromolécules et autres substances du milieu environnant par endocytose. Une partie de la membrane plasmique s’invagine pour engloutir les substances à internaliser, qui bourgeonne ensuite dans la cellule et forme une vésicule contenant les substances internalisées.

Ces vésicules sont ensuite fusionnées avec les endosomes précoces, qui constituent le principal compartiment de tri de la voie d’endocytose. À partir des endosomes précoces, les substances internalisées sont soit recyclées vers la membrane plasmique, soit transportées vers les lysosomes pour être dégradées.

Les endosomes précoces contiennent deux types de domaines : tubulaire et vacuolaire. Les endosomes tardifs sont générés à partir des domaines vacuolaires et situés près du noyau. Les substances ciblées pour la dégradation lysosomale sont transférées des endosomes précoces aux endosomes tardifs par des vésicules de transport endocytiques.

Les vésicules de transport qui transportent les hydrolases lysosomales du réseau trans-Golgi (TGN) fusionnent ensuite avec les endosomes tardifs, ce qui entraîne la maturation des endosomes tardifs en lysosomes. A l’intérieur des lysosomes, les hydrolases acides catalysent la dégradation des substances internalisées.

Une partie des substances internalisées ne pénètre pas dans les endosomes tardifs et est rapidement recyclée vers la membrane plasmique. Ces substances sont transférées du compartiment endosomal de tri vers le compartiment de recyclage endocytique via des tubules de diamètre étroit. Les substances sont recyclées vers la membrane plasmique par des vésicules de transport qui bourgeonnent à partir des domaines tubulaires endosomaux.

Quelles sont les fonctions des endosomes ?

Les endosomes jouent des rôles actifs dans de nombreux processus physiologiques importants. L’une des fonctions majeures des endosomes est la régulation de l’expression des récepteurs/transporteurs transmembranaires.

Signalisation des récepteurs transmembranaires

La liaison du ligand au domaine extracellulaire du récepteur transmembranaire initie une cascade d’événements de signalisation qui sont vitaux pour maintenir la communication entre l’environnement intracellulaire et extracellulaire. Lors de l’activation par les ligands, ces récepteurs transmembranaires entrent dans la voie endosomale, qui détermine le sort des événements de signalisation médiés par le récepteur.

Le complexe récepteur-ligand qui est ciblé pour l’internalisation est assemblé dans une région spécifique de la membrane plasmique appelée fosses revêtues de clathrine. Ces régions s’invaginent pour englober le complexe récepteur-ligand et se détachent ensuite de la membrane plasmique pour former des vésicules recouvertes de clathrine. Ce processus est appelé endocytose.

Ces vésicules fusionnent ensuite avec des endosomes précoces où s’effectue le tri du complexe récepteur-ligand internalisé. Le ciblage, médié par le réseau endosomal, du complexe internalisé pour une dégradation lysosomale/protéasomale conduit à la fin des événements de signalisation médiés par le récepteur ; tandis que le recyclage du récepteur vers la membrane plasmique conduit à la poursuite des événements de signalisation.

Acquisition de nutriments

Un autre exemple de l’activité endosomale médiée par le récepteur est l’absorption cellulaire du cholestérol via le récepteur des lipoprotéines de basse densité (LDL). Dans le sang, le cholestérol est principalement transporté sous forme de LDL, et l’absorption de LDL par les cellules eucaryotes dépend de la liaison de LDL à son récepteur situé dans les puits recouverts de clathrine.

Lors de l’internalisation et de la fusion aux endosomes précoces, le récepteur LDL se détache de son ligand, LDL, et est recyclé vers la membrane plasmique, tandis que LDL est transporté vers les lysosomes, ce qui entraîne la dégradation de LDL et la libération de cholestérol pour une utilisation cellulaire. L’environnement acide à l’intérieur des endosomes précoces facilite le processus de dissociation récepteur-ligand.

Transmission de l’influx nerveux

Les endosomes sont essentiels pour réguler la transmission de l’influx nerveux entre les synapses. Lors de la génération du potentiel d’action, les vésicules présynaptiques sont fusionnées avec la membrane plasmique, ce qui entraîne la libération de neurotransmetteurs et la propagation de signaux aux neurones postsynaptiques.

Ces vésicules présynaptiques sont ensuite retirées de la membrane plasmique par endocytose et prises en charge par les endosomes précoces, où la régénération de la vésicule synaptique a lieu. Ces vésicules synaptiques nouvellement formées contenant des neurotransmetteurs sont ensuite recyclées vers la membrane plasmique.

Endocytose indépendante de la clathrine

En dehors de la prise en charge endosomale via des puits recouverts de clathrine, certaines protéines membranaires et certains fluides extracellulaires sont internalisés via des vésicules spécialisées appelées cavéoles. Ces vésicules sont composées d’une protéine appelée cavéoline et sont enrichies dans le radeau lipidique de la membrane plasmique.

Les endosomes dans les maladies humaines

Un dysfonctionnement endosomal est associé à de nombreuses conditions de santé. Par exemple, les patients atteints d’hypercholestérolémie présentent un taux de cholestérol sanguin élevé qui peut conduire à une éventuelle crise cardiaque. L’hypercholestérolémie est due à l’incapacité d’absorber les LDL par les cellules. Deux mutations du récepteur des LDL est responsable de l’altération du processus d’endocytose.

Sur les deux mutations, l’une empêche la liaison des LDL avec leur récepteur, et l’autre empêche l’accumulation des récepteurs des LDL dans les puits recouverts de clathrine. En conséquence, le complexe LDL – récepteur LDL ne peut pas être internalisé et traité par la voie endosomale.

Chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer, le dysfonctionnement endosomal est associé à des caractéristiques neurodégénératives précoces, notamment le clivage protéolytique de la protéine précurseur amyloïde et la génération du peptide bêta-amyloïde toxique.

Citations