Lysosomes : Cours de Biologie Cellulaire PDF (2024-2025)

2024-2025 Biologie cellulaire Fiche de cours Les lysosomes  Notion tombée 1 fois au concours  Notion tombée 2 fois au concours  Notion tombée 3 fois ou plus au concours Médical Tours – 47...

2024-2025 Biologie cellulaire Fiche de cours Les lysosomes  Notion tombée 1 fois au concours  Notion tombée 2 fois au concours  Notion tombée 3 fois ou plus au concours Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 1  2024-2025 INTRODUCTION PRÉSENTATION DES LYSOSOMES ▪ Présents dans toutes les cellules eucaryotes y compris les cellules eucaryotes primitives : Organites ubiquitaires o Compartiments générés assez tôt au cours de l’évolution et qui ont été chez les eucaryotes conservés jusque chez l’homme. o Moyen de nutrition pour permettre la croissance et le développement chez les eucaryotes primitifs. Organites délimités par une ou plusieurs ▪ Dépend du mécanisme de formation. membranes ▪ De composants intracellulaires dans le but de régénérer les composants de la cellule, de se défendre ou de se nourrir. ▪ De matériel extracellulaire : o Exemple de la phagocytose par les cellules immunitaires qui permettent la Rôle majeur dans la dégradation d’agents pathogènes dégradation et la digestion ▪ Digestion des macromolécules permise par les hydrolases. ▪ Formation de molécules simples qui repassent dans le cytoplasme = recyclage : o Via des perméases, o Pour être réutilisées dans la conception de nouvelles molécules. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 2  2024-2025 INTRODUCTION ENSEMBLE DE COMPARTIMENTS HETEROGENES FAISANT PARTIE DU SYSTEME ENDOMEMBRANAIRE 1. Endosomes précoces : pH 6-7 ; 2. Acidification en endosomes tardifs : pH 6 => présence des premiers mécanismes endocellulaires ; 3. Acidification en lysosomes : pH ≤ 5 ; 4. Transformation en corps résiduel lorsque le recyclage Stades de de tous les constituants est terminé : maturation successifs : o Le corps résiduel rassemble tout ce qui n’est continuum pas digérable. spatio-temporel o Au cours de la vie d’une cellule, les corps résiduels s’accumulent : - Plus il y a de corps résiduels plus la cellule est âgée. - Le comptage des corps résiduels est un bon indicateur de l’âge de la cellule. ▪ Trafic endomembranaire : Echanges avec de nombreuses o Echanges de membranes entre les compartiments et avec l’appareil de Golgi, voies du trafic o Fusions des endosomes, vésiculaire o Trafic de vésicule à hydrolases qui s’accompagne de recyclage de récepteur. Origines de l’endosome ▪ Origines intracellulaires et extracellulaires grâce aux processus de phagocytose ou d’endocytose. précoce Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 3  2024-2025 LYSOSOMES ET DIFFERENCIATION FONCTIONS DIVERSES DES LYSOSOMES : LROS (LYSOSOMES RELATED ORGANELLES) ▪ Formation de mélanosomes denses aux électrons : contient la mélanine responsable de la pigmentation cutanée. Mélanocytes ▪ Participent au remodelage osseux : digestion intracellulaire et extracellulaire o Cellules multinucléées présentant des microvillosités ; o Sécrétion de vésicules chargées d’hydrolases hors de la cellule ; o Dégradation de la matrice osseuse. o Digestion se termine dans la cellule au sein des lysosomes. ▪ Digestion dépendante d’éléments structuraux faisant intervenir le cytosquelette : o Microvillosités riches en actine ; o Microtubules qui orientent les lysosomes pour qu’ils libèrent leur contenu dans la Ostéoclastes zone de contact avec l’os. ▪ Présence de barrières d’intégrines qui permettent d’isoler la zone de digestion. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 4  2024-2025 LYSOSOMES ET DIFFERENCIATION FONCTIONS DIVERSES DES LYSOSOMES : LROS (LYSOSOMES RELATED ORGANELLES) ▪ Rôle d’épuration et rôle immunitaire : o Phagocytose des éléments pathogènes, o Présentation d’antigènes : - Clivage des antigènes en séquences peptidiques par les hydrolases actives. - Interaction avec des protéines du CMH (complexe majeur d’histocompatibilité) importées dans les endosomes. - Exportation et présentation du CMH chargé par le peptide au lymphocyte T. - Parallèlement, relargage d’exosomes présentant à leur surface le CMH chargé par le peptide. Macrophage ▪ Dégradation des lipoprotéines (chylomicrons) et homéostasie du cholestérol : o Endocytose des chylomicrons = associations de lipides et protéines avec du cholestérol alimentaire ; Hépatocyte o Ciblage des chylomicrons vers le lysosome et libération du cholestérol exogène dans le cytoplasme. o Dosage du cholestérol exogène et adaptation de la synthèse de cholestérol endogène. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 5  2024-2025 2 GRANDES FAMILLES DE PROTEINES LYSOSOMIALES ▪ Protéines variées responsables du mécanisme de digestion intracellulaire : o Nucléases, o Protéases, o Glycosidases, Hydrolases actives o Lipases, à pH acide o Phosphatases, o Sulfatases, o Phospholipases. ▪ Sont déversées dans la lumière des lysosomes. ▪ Perméases membranaires : o Permettent la sortie vers le cytoplasme des molécules simples issues de la digestion ▪ Canaux ioniques et pompes à protons : o Permettent l’acidification du lysosome. ▪ Protéines membranaires très fortement glycosylées : o O et N-glycosylations ; o Tapissent l’intérieur du lysosome afin de protéger sa membrane ; o Exemples : Lamp1 et Lamp2 : LMPs (Lysosomal - Utilisées lors d’immunomarquages afin de localiser les lysosomes. Membranes Proteins) Immunomarquage anti LAMP-1 : Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 6  2024-2025 SIGNAUX D’ADRESSAGE AUX LYSOSOMES ▪ Exemple des hydrolases ▪ Présence d’un signal mannose-6-phosphate (M6P). o Reconnaissance par un récepteur M6P au niveau du TGN ; o Formation d’une vésicule à clathrine et exportation spécifique vers les lysosomes. Protéines solubles ▪ Motifs di-leucines retrouvés sur Lamp 1 et Lamp 2 : Protéines o Reconnaissance par des adaptines au niveau du TGN ; transmembranaires o Formation d’une vésicule à clathrine et exportation spécifique vers les lysosomes. ▪ Maladie génétique due à un déficit déficit de l’enzyme N-acétyl glucosamine phosphotransférase : o Absence du signal mannose-6-phosphate Mucolipidose de type II ▪ Aboutit à l’accumulation des hydrolases dans le Golgi. ▪ Cependant dans certains types cellulaires (lymphocytes, hépatocytes) on observe toujours l’exportation des hydrolases vers les lysosomes => présence d’autres motifs d’exportation. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 7  2024-2025 LE LYSOSOME : UN CONTINUUM SPATIOTEMPOREL ▪ Formation de vésicule à hydrolases qui seront exportées vers les endosomes précoces, tardifs ou Début du trafic les lysosomes : endomembranaire o Vésicules à clathrine qui seront par la suite recyclées vers le golgi. ▪ Endocytose clathrine dépendante. Origine des endosomes ▪ Autophagosome : capacité de la cellule à recycler ses propres constituants. précoces ▪ Phagocytose d’agent pathogène. Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 8  2024-2025 AUTOPHAGOSOMES ▪ A partir des lamelles de réticulum endoplasmique : Formation de phagosomes o Observation de deux membranes dans les autophagosomes. intracellulaires ▪ Organites à dégrader englobés dans des extensions membranaires. Mécanisme ▪ Permet la digestion intracellulaire et le recyclage des constituants cellulaires ou physiologique d’agents infectieux. ▪ La cellule cancéreuse stimule les processus d’autophagie : o Pour son propre développement : besoins de recyclage importants du fait de la multiplication cellulaire intense. Phénomènes pathologiques o Pour favoriser la destruction cellulaire : suicide de la cellule. ▪ Détournement de l’autophagie par de nombreux virus pour leur propre multiplication dans la cellule. Autophagosomes au MET Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 9  2024-2025 PHAGOCYTOSE ET PHAGOSOMES ▪ Par des macrophages : émission de prolongements appelés pseudopodes. Internalisation des cellules mortes ▪ Participe au recyclage de constituants cellulaires. Phagocytose au MET Phagocytose au MEB Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 10  2024-2025 STRUCTURE DES COMPARTIMENTS LYSOSOMIAUX AU MET Endosome précoce Endosome tardif Lysosome Corps résiduel ENDOSOME TARDIF : MVB (MULTIVESICULAR BODIES) ET EXOSOMES ▪ Les MVB sont des compartiments endosomaux contenant de petites vésicules appelées exosomes : o Correspondent au bourgeonnement du virus qui seront libérés par exocytose. Cas du VIH Médical Tours – 47 Rue de la Parmentière – 37520 LA RICHE – Tél : 02 21 76 45 37 11  2024-2025 LES PATHOLOGIES LYSOSOMALES ▪ Maladies dites « de surcharge » Thésaurismose ▪ Généralement graves et difficiles à traiter. ▪ Pathologies liées à la présence de matériaux non hydrolysables : o Un seul organe touché. o Maladies d’origine professionnelle : Maladies - La silicose : respiration de acquises particules de silice. - L’asbestose : respiration de particules d’amiante. o A l’origine du développement de cancer. ▪ Toutes les cellules de l’organisme sont touchées : o Expression dès l’enfance avec une symptomatologie très diverses. ▪ Anomalie de l’adressage / du transfert du Golgi au lysosome : o Mucolipidose de type II. ▪ Anomalie du transfert du lysosome au cytoplasme : Maladies congénitales o Syndrome de Fanconi : cystidose ;  o Syndrome de Niemann-Pick type C : absence de transfert des lipides et cholestérol vers le cytoplasme. ▪ Anomalies des hydrolases : o Maladie de Fabri ; o Maladie de Gaucher ; o Maladie de Tay-Sachs. 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