Lysosomes, Endosomes et Dégradation

Les lysosomes sont des organites acides, remplis d'hydrolases, qui agissent comme le principal compartiment de dégradation de la cellule, décomposant le matériel acheminé par le système endosomal et par autophagie. Les endosomes qui les alimentent trient et maturent le matériel internalisé, tandis que le lysosome lui-même est désormais reconnu non seulement comme un centre de recyclage mais aussi comme un centre de signalisation qui détecte les nutriments et coordonne l'élimination.

Definition

Les lysosomes sont des organites délimités par une membrane, dotés d'une lumière acide riche en enzymes hydrolytiques qui dégradent les macromolécules acheminées par la voie endosomale et par autophagie, recyclant leurs produits de dégradation et agissant comme un centre cellulaire de détection des nutriments et de signalisation.

Scope

Cette entrée couvre la voie de tri et de maturation endosomale, la biogenèse lysosomale et l'environnement acide-hydrolase, les voies par lesquelles le matériel atteint le lysosome (endocytose, phagocytose et autophagie), et le rôle du lysosome dans la détection des nutriments et la signalisation homéostatique. Il s'agit d'un sujet de référence en biologie cellulaire et en histologie, et non d'une directive clinique.

Core questions

• Comment le matériel internalisé à la surface cellulaire mature-t-il à travers les endosomes jusqu'au lysosome ?
• Comment l'environnement lysosomal acide et hydrolytique est-il généré et contenu ?
• Comment l'autophagie achemine-t-elle le matériel intracellulaire pour la dégradation ?
• Comment le lysosome détecte-t-il les nutriments et signale-t-il pour coordonner le métabolisme cellulaire ?

Key concepts

• Endosomes précoces et tardifs
• Maturation et tri des endosomes
• Hydrolases acides lysosomales et la V-ATPase
• Autophagie et autophagosomes
• Phagocytose et hétérophagie
• Ciblage des hydrolases par le mannose-6-phosphate
• Détection des nutriments et signalisation lysosomale

Key theories

Autophagie

Les cellules séquestrent les composants cytoplasmiques et les organites endommagés au sein d'autophagosomes à double membrane qui fusionnent avec les lysosomes pour la dégradation, permettant l'auto-renouvellement et la survie en cas de stress et de privation de nutriments.

Le lysosome comme centre de signalisation

Au-delà de la dégradation, la surface lysosomale détecte la disponibilité des acides aminés et intègre les signaux nutritionnels — illustré par l'activation de mTORC1 au niveau du lysosome — reliant l'organite aux programmes de croissance et d'élimination.

Mechanisms

Le matériel internalisé par endocytose pénètre dans les endosomes précoces, qui trient le matériel pour le recyclage vers la surface ou pour la dégradation ; le matériel destiné à la destruction est retenu à mesure que l'endosome mature, s'acidifie et finalement livre son contenu au lysosome. Les hydrolases lysosomales sont synthétisées dans la voie de sécrétion, marquées pour leur acheminement et concentrées dans une lumière acide maintenue par une pompe à protons vacuolaire, où elles dégradent les protéines, les lipides, les acides nucléiques et les glucides. Les composants intracellulaires atteignent le lysosome par autophagie, processus au cours duquel des autophagosomes à double membrane englobent le cytoplasme et les organites et fusionnent avec le lysosome. La membrane lysosomale détecte également l'état nutritionnel et sert de plateforme de signalisation qui coordonne l'élimination cellulaire avec la croissance et le métabolisme.

Clinical relevance

Les déficiences en enzymes lysosomales individuelles provoquent des maladies de surcharge lysosomale, et la dérégulation de l'autophagie et de la signalisation lysosomale est impliquée dans la neurodégénérescence, les maladies métaboliques et le vieillissement. Cette entrée décrit les mécanismes normaux de dégradation et de signalisation impliqués et ne constitue pas une base pour des décisions diagnostiques ou thérapeutiques individuelles.

History

Le lysosome a été découvert par Christian de Duve dans les années 1950 grâce à la centrifugation différentielle (fractionnement cellulaire), qui a révélé une particule remplie d'hydrolases acides latentes ; il l'a ensuite nommé et a partagé le prix Nobel en 1974. La dissection moléculaire de l'autophagie par Yoshinori Ohsumi, reconnue par le prix Nobel de physiologie ou médecine en 2016, et les travaux ultérieurs établissant le lysosome comme un centre de signalisation ont remodelé la compréhension du rôle de cet organite.

Key figures

• Christian de Duve
• Daniel Klionsky
• Yoshinori Ohsumi
• Andrea Ballabio
• David Sabatini

Seminal works

• klionsky2000
• mizushima2008
• saftig2009

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre un endosome et un lysosome ?

Les endosomes sont les compartiments de tri et de maturation qui reçoivent le matériel internalisé et décident de son devenir, tandis que le lysosome est le compartiment terminal, très acide, où les enzymes hydrolytiques dégradent effectivement le matériel acheminé.

Comment l'autophagie utilise-t-elle le lysosome ?

Dans l'autophagie, un autophagosome à double membrane englobe le matériel cytoplasmique ou les organites endommagés et fusionne avec le lysosome, dont les hydrolases décomposent le contenu pour le recyclage.