Trafic vésiculaire
Endocytose clathrine-dépendante (CME)
Vue d'ensemble

Cette endocytose est très rapide, i.e. entre 3 et 5 secondes.

La CME représente 40 à 50% de l'absorption endocytaire constitutive (Clathrin-independent pathways do not contribute significantly to endocytic flux 2014).

La formation des vésicules clathrine-dépendante se produit :

• principalement au niveau de la membrane plasmique pour un transport vers le système endomembranaire, i.e. ici endosomes/lysosomes et réseau trans-Golgi (TGN),
• mais aussi au niveau du réseau trans-Golgi (TGN) pour un trafic inverse, comme par exemple pour les récepteurs MPR (Mannose 6-Phosphate Receptor).

Vue d'ensemble des étapes de l'endocytose

On peut détailler l'endocytose clathrine-dépendante en plusieurs étapes dont certaines se chevauchent (Mechanisms of clathrin-mediated endocytosis 2018 et Molecular mechanism and physiological functions of clathrin‑mediated endocytosis 2011).

1. La plupart des auteurs la divise en 4 ou 5 étapes.

• la nucléation qui prépare le site d'endocytose et le recrutement du cargo, qui peut être considéré comme une autre étape,
• l'invagination ou formation du puits (pit), i.e. appelée aussi par certains assemblage du manteau (coat), pour former un puits recouvert de clathrine, (CCP ou Clathrin-Coated Pits),
• la constriction/scission du goulot du puits qui conduit à la formation de la vésicule endocytaire, i.e. libre dans le cytoplasme,
• le déshabillage de la vésicule pour pouvoir fusionner plus facilement avec les endosomes précoces.

2. Chaque étape nécessite l'intervention de plusieurs protéines, i.e. plus de 50 autres protéines cytosoliques sont impliquées dans la formation de vésicules de clathrine (Regarding the Amazing Choreography of Clathrin Coats 2011).

Toutes ces protéines se rassemblent du cytosol au site endocytaire de manière hautement ordonnée (A High Precision Survey of the Molecular Dynamics of Mammalian Clathrin-Mediated Endocytosis 2011).

3. Les vésicules d'endocytose de taille similaire, environ 100 nm, pourraient :

• soit bourgeonner isolément et disparaître, i.e. événement terminal (terminal event),
• soit à partir de vésicules hétérogènes plus grandes qui persistent, i.e. événement non terminal (non-terminal event).

4. Le schéma simplifié ci-dessous illustre le moment relatif du recrutement des sept modules de protéines endocytaires différents aux sites de scission. Les schémas de recrutement sont les mêmes pour les événements terminaux et les événements non terminaux.

5. Une série programmée de conversions de phosphoinositides accompagne les différentes étapes du cycle d'assemblage-désassemblage de clathrine dans le trafic membranaire endocytaire, surtout lors du déshabillage de la vésicule.

Étapes dans vetopsy.fr

Pour plus de clarté, nous avons divisé cette endocytose en 8 étapes.

1. Les molécules " cargo " sont, le plus souvent, reconnues spécifiquement par un récepteur auquel, en général, elles se lient.

2. Le complexe récepteur-cargo se couple ensuite à une protéine nommée adaptateur à la clathrine, car la cage de clathrine ne peut se lier à la membrane qui comprend :

• a. les adapteurs classiques, i.e. adaptines, CALM et AP80,
• b. les adaptateurs alternatifs.
• c. des protéines à domaines BAR qui se lient à ces adapteurs déforment la membrane pour former une invagination légère, qui va s'approfondir par la suite ( déformation de la membrane).

3. Puis, l'assemblage permet au puits de recruter la clathrine pour former un puits recouvert de clathrine (CCP ou Clathrin-Coated Pits).

Un réseau de protéines (coat - " manteau, couche " ) à base de clathrine se forme à la face interne de la membrane plasmique pour former les CCS..

4. L'approfondissement du puits recouverts de clathrine (CCP) et le rétrécissement de son cou, i.e. transition Plat ➞ Λ ➞ Ω forme une poche profondément invaginée, i.e. grâce :

• a. au recrutement et à l'ancrage de l'actine,
• b. à la polymérisation de l'actine,
• mais aussi, dans des modèles récents, par la présence de la dynamine ( approfondissement de CCP et dynamine).

5. La scission permet au CCP de se détacher de la membrane et de former une vésicule endocytaire.

• Cette scission s'effectue grâce, en général, à la dynamine, mais aussi
• Dans ces deux derniers stades (4 et 5), les myosines ont aussi un rôle à jouer.

6. La vésicule migre vers l'intérieur de la cellule.

7. Le déshabillage de la vésicule (uncoating) via des facteurs cytosoliques est une étape indispensable au trafic des vésicules, car le manteau gêne l’interaction avec les endosomes précoces.

• L'assemblage est relativement stable alors que le démontage est très rapide : le cycle complet ne dure que 30 à 60 secondes.
• L'habillage de la vésicule sera ensuite recyclé.

8. La vésicule se dirige et pénètre dans les endosomes précoces.

• En effet, le début est encore sujet à controverse : est-ce la reconnaissance du cargo, la fixation de l'adaptateur à la membrane (The First Five Seconds in the Life of a Clathrin-Coated Pit 2012), la courbure de la membrane par les protéines à domaine BAR (FCHo Proteins Are Nucleators of Clathrin-Mediated Endocytosis 2010) ?
• Pour le début controversé de l'endocytose, lire l'article : From uncertain beginnings : Initiation mechanisms of clathrin-mediated endocytosis (2013).

En outre, si le processus de base est utilisé par toutes les cellules, certaines régulations peuvent être spécifiques : la présence des protéines à domaine N-BAR, domaine F-BAR ou l'epsine qui courbent la membrane peut, par exemple, compenser l'absence de dynamine pour détacher la vésicule de la membrane.

1. Reconnaissance de la cargaison