Transport membranaire : trafic vésiculaire
Endocytose : vue d'ensemble

L'endocytose :

• est un transport membranaire qui fait partie du trafic vésiculaire (ou trafic membranaire avec mouvements cellulaires) comme l'exocytose qui est le processus inverse,
• est effectuée par toutes les cellules eucaryotes à l'exception des érythrocytes (hématies).

Vue d'ensemble

L'endocytose, comme tout trafic vésiculaire, utilise des vésicules de transport qui acheminent une cargaison (ou " cargo "). Ces vésicules doivent :

• bourgeonner (" bud ") de la membrane d'un compartiment (dit destinateur ou parental),
• fusionner à la membrane d'un autre (dit cible ou destinataire).

Contrairement à la voie sécrétoire, l'endocytose permet, elle, le transfert de substances localisées à la surface de la membrane cellulaire pour les amener à l'intérieur de la cellule. Ce sont en général :

• soit de grosses molécules ne pouvant passer cette barrière sans mouvements membranaires : LDL (Low Density Lipoprotein, transporteur du cholestérol), transferrine (transporteur du fer sérique)…
• soit des récepteurs protéiques membranaires qui sont internalisés pour limiter leur action.

Ce processus de transport est dépendant de plusieurs mécanismes qui font intervenir le cytosquelette (microfilaments d'actine, mais aussi microtubules), souvent des protéines motrices ou moteurs moléculaires (myosines).

Ces vésicules peuvent être formées :

• de manteaux de protéines (" coat ") qui permettent l'invagination de la membrane :
  • clathrine (transport de la membrane plasmique ou du trans-golgi vers les endosomes tardifs),
  • COPI (transport rétrograde des citernes de l'appareil de Golgi ou du cis-golgi vers le réticulum rugueux)
  • COPII (transport antérograde du réticulum rugueux vers le golgi),
• de " radeaux lipidiques " (cholestérol, sphingolipides et protéines membranaires) : on parle alors de cavéoles. Dans ce cas, c'est la composition lipidique de la membrane de la cavéole qui permet son invagination.

Les manteaux des vésicules à clathrine, COPI et COPII sont associés à des adaptateurs (classiques ou adaptines, alternatifs comme les GGA, les epsines et bien d'autres), et à d'autres protéines dites accessoires : ces vésicules sont appelées vésicules enveloppées.

Classification des 
 endocytoses

L'endocytose peut se subdiviser en plusieurs catégories (comme d'habitude, les définitions varient selon les auteurs).

1. La pinocytose (du grec pinein, " boire ") est utilisée pour les liquides, les molécules en phase liquide ou les particules dont la taille est inférieure à 150 nm : elle est effectuée par toutes les cellules.

Certains auteurs parlent :

• d'endocytose fluide (ou de pinocytose au sens strict), sans récepteur, lorsqu'une molécule est capturée non-spécifiquement car dissoute dans le milieu extracellulaire ou piégée dans le glycocalyx : elle entre dans la cellule lors de chaque invagination de la membrane plasmique (ce qui arrive continuellement dans les cellules eucaryotes) ;
• d'endocytose par récepteur, qui correspond à la capture d'une substance précise grâce à des récepteurs spécifiques présents dans la membrane plasmique de la cellule.

Il existe 4 types différents de pinocytose ou d'endocytose :

• l'endocytose clathrine-dépendante, la plus étudiée,
• l'endocytose cavéole-dépendante (ou potocytose),
• l'endocytose clathrine et cavéole indépendante ( Pathways of clathrin-independent endocytosis 2007) qui fait intervenir des mécanismes impliquant d'autres protéines (Arf6, flotilline - The roles of flotillin microdomains – endocytosis and beyond 2011 -, cdc-42, RhoA), qui peut faire intervenir la dynamine ou pas, les vésicules ou les microtubules,
• la macropinocytose, dépendante d'une tyrosine kinase.

2. La phagocytose (du grec phagein, " manger ") concerne les grosses particules (inertes ou vivantes comme les bactéries ou les virus) et est le fait de cellules spécialisées (macrophages, neutrophiles, cellules dendritiques… toutes issues des cellules souches hématopoiétiques)

• La phagocytose utilise le plus souvent des opsonines (anticorps) pour reconnaître l'élément étranger (antigène) et est très consommatrice d'ATP.
• La membrane plasmique se déforme pour entourer la particule.
• Les phagosomes ont une taille supérieure à 250 nm.

Chez les protozoaires, la phagocytose est le processus pour se procurer de la nourriture, alors que chez les métazoaires où la digestion est extracellulaire, elle permet d'incorporer des molécules dans le milieu intracellulaire.

Si le processus de base semble être identique pour un grand nombre de cellules, des changements peuvent apparaître.

• Le détachement de la membrane de la vésicule endocytaire (scission vésiculaire) est provoquée par la dynamine, mais quelquefois la courbure par les protéines à domaine BAR et l'epsine est suffisante pour la provoquer.
• L'actine, qui tire la vésicule à l'intérieur de la cellule, peut également contrecarrer la tension de la membrane lors de la formation des vésicules. Les myosines peuvent aussi intervenir dans ce phénomène (Migration de la vésicule vers l'intérieur de la cellule).

Devenir des diverses vésicules d'endocytose

Excepté les phagosomes qui se dirigent directement vers les lysosomes pour être dégradés, les autres vésicules d'endocytose (et autres tubules) se dirigent vers les endosomes dits précoces (avec passage par les cavéosomes pour les cavéoles et déshabillage pour les vésicules à clathrine) qui les redistribuent selon la nécessité :

• vers les endosomes tardifs, puis les lysosomes pour être dégradés,
• vers la membrane plasmique pour un recyclage (récepteurs protéiques membranaires),
• vers un domaine différent (transcytose : transport indépendant ne passant pas par les endosomes tardifs ou les lysosomes).

Endocytose clathrine-dépendante