Les lysosomes, organites présents dans les cellules eucaryotes à l'exception des érythrocytes, sont des centres de dégradation et de signalisation, jouant un rôle essentiel dans l'homéostasie cellulaire.
Réception des protéines et des cargos dans les lysosomes
(Figure : vetopsy.fr d'après Yang et Wang)
Digestion des matériaux
Les lysosomes ont longtemps été considérés comme uniquement des bacs de recyclage de la cellule.
1. Les lysosomes reçoivent et digèrent les matériaux générés par :
Morphologie des lysosomes l'endocytose de petites molécules et de protéines de surface cellulaire,
en digérant les matériaux introduits dans la cellule,
Fonctions des lysosomes
(Figure : vetopsy.fr d'après Law et coll)
en recyclant les matériaux intracellulaires qui sont exportés et réutilisés pour maintenir l'homéostasie cellulaire.
Au départ, l'exocytose lysosomale était considérée comme une fonction de cellules sécrétoires spécialisées, comme les cellules hématopoïétiques, contenant un type particulier de lysosomes, qui ont acquis la compétence d'organites sécrétoires régulés (lysosomes ou endo-lysosomes sécrétoires).
Principaux canaux lysosomaux
(Figure : vetopsy.fr d'après Lee et Hong)
À l'heure actuelle, tous les types de cellules peuvent sécréter leur teneur lysosomale en réponse à différents stimuli, par la fusion de lysosomes avec la membrane plasmique.
Différents types de cellules spécialisés effectuent une exocytose lysosomale pour accomplir leur fonction biologique, suite à des stimuli spécifiques.
2. L'exocytose lysosomale est un mécanisme régulé par Ca++ qui joue un rôle crucial dans plusieurs processus physiologiques comme ( calcium lysosomal) :
3. Dans certains types de cellules, comme les lymphocytes T cytotoxiques, les mastocytes et les ostéoclastes, des lysosomes " sécrétoires " ou LRO (Lysosome-Related Organelles) remplacent les lysosomes " conventionnels " et contiennent des protéines destinées à la sécrétion en plus des hydrolases lysosomales nécessaires à la dégradation des protéines.
Dans d'autres types de cellules qui utilisent des LRO (Lysosome-Related Organelles) et des lysosomes " conventionnels ", tels que les mélanocytes ou les cellules endothéliales, la différenciation n'est pas évidente.
Exocytose lysosomale et libération d'ATP
L'exocytose lysosomale est impliquée aussi dans la libération de l'ATP, et peut-être des gliotransmetteurs, i.e. des cellules gliales, en réponse à différents stimuli dans le système nerveux central.
Cette exocytose lysosomale de Ca++ est responsable de la diminution de l'ATP intracellulaire observée chez les astrocytes lors d'oxydation induite par H2O2.
Interactions neurone/névroglie
(Figure : vetopsy.fr d'après del Puerto et coll)
2. Dans la microglie, l'ATP libéré par une exocytose lysosomale contribue à la migration directionnelle de la microglie, i.e. la libération lysosomale de l'ATP, établit un gradient d'ATP extracellulaire sur une longue distance, favorisant la chimiotaxie de la microroglie à distance et induisant le recrutement de la microglie lointaine sur le site de blessure (Microglial migration mediated by ATP-induced ATP release from lysosomes 2012).
Exocytose lysosomale et réparation membranaire
Lysosomes et membranes
1. L'exocytose lysosomale joue également un rôle crucial dans la réparation de la membrane plasmatique dans tous les types de cellules (Plasma membrane repair 2018).
La restauration de l'intégrité de la membrane plasmatique après une blessure est d'une importance fondamentale pour assurer le maintien de l'homéostasie cellulaire.
Lors d'une blessure de la membrane plasmique, les lysosomes situés près du site migrent et fusionnent rapidement avec le plasma membrane, réparant efficacement les dégâts.
Réparation de la membrane par exocytose lysosomale
(Figure : vetopsy.fr d'après Andrews et coll)
Extension des pseudopodes et engloutissement des particules
(Figure : vetopsy.fr d'après Ostrowski et coll)
4. Bien que la fusion avec les lysosomes conduit à la destruction du contenu des endosomes, il semble que les exosomes, présents dans les lysosomes, sont protégés contre la dégradation et sont libérés par exocytose lysosomale.
Ce processus favorise l'invasion et la dégradation de la matrice extracellulaire et les cellules voisines par l'intermédiaire de signaux libérés par les exosomes libérés.
Ainsi, l'inhibition de l'exocytose lysosomale pourrait servir de stratégie thérapeutique.
L'exocytose lysosomale implique la recrutement de lysosomes à proximité de la surface cellulaire et la fusion ultérieure de Ca++-dépendante de lysosomes pré-amarrés à la membrane plasmatique, conduisant à la libération de la teneur lysosomale dans le milieu extracellulaire.
TFEB régule aussi l'exocytose lysosomale en activant la transcription des protéines d'arrimage et des protéines impliquées dans la dynamique lysosomale pour la fusion avec la membrane plasmique.
Maladies de stockage lysosomal (LSD ou Lysosomal Storage Diseases)
1. Les lysosomes et les organites du système endo-lysosomal et autophagique suivent des voies qui se croisent, entre digestion des matériaux et exocytose ( remarques préliminaires à l'étude des lysosomes).
Les mécanismes moléculaires sont essentiels pour maintenir l'homéostasie cellulaire lors de stimuli stressants, pour la communication intercellulaire et pour la surveillance immunitaire des agents pathogènes.
Lorsqu'ils ils échouent, l'accumulation de substrats non digérés conduit à des pathologies graves.
2. Les LSD sont un groupe de troubles métaboliques caractérisé par l'accumulation intralysosomale de matériaux non digérés, provoquant des symptômes pathologiques dans de nombreux systèmes souvent associé à la neurodégénérescence et aboutissant à la mort cellulaire (Lysosome trafficking and signaling in health and neurodegenerative diseases 2019).
Les LSD sont très décrites dans deux articles complémentaires :
3. La biogenèse lysosomale après dégradation est un mécanisme homéostatique critique pour le maintien du pool de lysosomes ( reformation des lysosomes), qui provoque un grand nombre de LSD comme :