LYSOSOMES

Mécanismes fonctionnels

Les lysosomes jouent un rôle essentiel dans la digestion intracellulaire. Ce processus a lieu dans des vacuoles limitées par une membrane – les lysosomes secondaires – au sein desquelles un pH acide, de l'ordre de 4,5 à 5,0, conforme aux exigences des hydrolases lysosomiales est maintenu activement par une pompe à protons située dans la membrane. Cette acidité explique le « lysosomotropisme » de très nombreux composés faiblement basiques : ils se concentrent dans les lysosomes (et dans les endosomes, voir ci-dessous) par protonation et donnent lieu à des phénomènes tels que la coloration vitale (par exemple rouge neutre, acridine orange), la vacuolisation par appel osmotique d'eau (par exemple chloroquine) et divers effets pharmacologiques.

Exceptionnellement, hydrolases et acidité lysosomiales sont déversées dans une cavité extracellulaire où elles exercent leur action digestive. Les ostéoclastes creusent la matrice osseuse par un tel mécanisme. Celui-ci intervient aussi dans certaines lésions pathologiques des tissus de soutien.

Les substrats de la digestion lysosomiale proviennent de l'extérieur, ou de l'intérieur de la cellule. Dans le premier cas (hétérophagie), la capture des matériaux se fait par phagocytose, pinocytose ou toute autre forme d' endocytose, c'est-à-dire par un processus faisant intervenir une invagination de la membrane plasmique qui se referme autour du matériel capté et se détache dans le cytoplasme sous la forme d'une vacuole scellée contenant ce matériel. Les objets et molécules englobés de cette manière sont souvent fixés par des récepteurs spécifiques situés sur la membrane plasmique (endocytose par récepteur interposé). Ce phénomène permet aux cellules de sélectionner certains nutriments dans leur milieu environnant, par exemple les lipoprotéines de faible densité porteuses de cholestérol. Il leur donne, par ailleurs, le moyen de limiter l'action d'hormones et d'autres agents actifs qui se fixent sur des récepteurs de surface. De nombreuses régulations métaboliques et hormonales en dépendent.

Avant d'atteindre les lysosomes, les matériaux captés par endocytose transitent souvent par des vésicules, appelées endosomes, acidifiées comme les lysosomes par une pompe à protons, mais dépourvues d'hydrolases. Ce sont des centres de tri, d'où, notamment, une part importante du matériel membranaire utilisé par l'endocytose est recyclée vers la surface cellulaire. La plupart des substances fixées sur des récepteurs s'en détachent dans les endosomes sous l'influence de l'acidité locale, rejoignant ainsi la masse des composés solubles captés « en vrac ». Certains matériaux restent attachés à leurs récepteurs et accompagnent ceux-ci dans leur périple ultérieur, par exemple vers le pôle opposé de la cellule où ils sont déchargés à l'extérieur. Ces matériaux sont ainsi transportés à travers la cellule en échappant à la destruction lysosomiale (diacytose).

Après ce tri, les endosomes (ou des vésicules s'en détachant) fusionnent avec des lysosomes. Ceux-ci peuvent être primaires, mais le plus souvent ils ont déjà servi et sont du type secondaire. Suite à cette fusion, qui dépend de la coalescence des membranes limitantes des deux vésicules impliquées, le matériel capté est exposé à l'action des hydrolases lysosomiales et digéré. Les produits finals de la digestion – acides aminés, sucres simples, acides gras, mononucléosides et autres petites molécules – traversent la membrane lysosomiale, par diffusion passive ou par transport assisté, et viennent alimenter le métabolisme cellulaire. Chez beaucoup de protozoaires, les résidus incapables de quitter les lysosomes de cette manière sont rejetés en bloc dans le milieu extérieur par un phénomène d' exocytose (défécation[...]