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  •  Le but des sciences n'est pas d'ouvrir une porte à la sagesse infinie,
    mais de poser une limite à l'erreur infinie
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Trafic vésiculaire : endocytose clathrine-dépendante (CME)
Vue d'ensemble

Sommaire
  1. Biologie cellulaire et moléculaire
  2. Constituants de la cellule
    1. Membrane plasmique
    2. Systeme endomembranaire
      1. Appareil de Golgi
      2. Réticulum endoplasmique (RE)
      3. Endosomes
      4. Lysosomes
      5. LR0 ((Lysosome-Related Organelles)
  3. Transport membranaire
    1. Transports membranaires sans mouvements membranaires
    2. Transports membranaires avec mouvements membranaires : trafic vésiculaire
      1. Fusion/fission membranaire
      2. Endocytose
        1. Vue d'ensemble
          1. Classification des endocytoses
          2. Devenir des vésicules
        2. Endocytose clathrine-dépendante (CME ou Clathrin-Mediated Endocytosis)
          1. Reconnaissance de la cargaison
          2. Adaptateurs à la clathrine
            1. Adaptateurs classiques
              1. Adaptines (AP-1 à AP-5)
              2. GGA (Golgi-localized γ-ear containing Arf binding)
            2. Adaptateurs alternatifs
              1. GGA
              2. Epsines
              3. Autres adaptateurs
          3. Formation de la cage de clathrine
            1. Structure de la clathrine
            2. Assemblage des triskélions
              1. Cages à clathrine
              2. " Plaques " de clathrine
            3. Déformation de la membrane
          4. Recrutement des NPF, du complexe Arp2/3 et polymérisation de l'actine
            1. Ancrage de l'actine
              1. Hip1 et HipR
              2. Mécanisme de l'ancrage
            2. Polymérisation de l'actine
            3. Rôles des myosines
            4. Ancrage, polymérisation de l'actine et énergie élastique
          5. Détachement de la membrane : fission
            1. Rôle de la dynamine
            2. Rôles de l'actine
            3. Rôles des phospholipides
            4. Rôles des myosines
          6. Migration de la vésicule vers l'intérieur de la cellule
          7. Démontage ou déshabillage de la vésicule de clathrine
            1. Hsc70/HSPA8
            2. Co-chaperons de Hsc70 : auxilline
            3. Mécanisme du déshabillage
        3. CIE (Clathrin-independant Endocytosis
      3. Voie sécrétoire
    3. Protéines membranaires
      1. Canaux ioniques
      2. Transporteurs
      3. Récepteurs membranaires
  4. Moteurs moléculaires
  5. Voies de signalisation

 

L'endocytose la plus étudiée est l'endocytose clathrine-dépendante (CME : clathrin-dependant endocytosis) qui s'effectue en plusieurs étapes pour former une vésicule de transport.

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

La CME représente 40 à 50% de l'absorption endocytaire constitutive, et même 95% de l'absorption endocytaire cellulaire selon un une étude (Clathrin-independent pathways do not contribute significantly to endocytic flux 2014).

La formation des vésicules clathrin-dépendante se produit :

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).

Endocytose clathrine-dépendante
Endocytose clathrine-dépendante
(Figure : vetopsy.fr d'après Haucke et N.V. Popova)

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 intervenir 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).

Liste non exhaustive des protéines participant à l'endocytose clathrine-dépendante
Liste non exhaustive des protéines participant à l'endocytose clathrine-dépendante
(Figure : vetopsy.fr d'après Traub)

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).
livre

Une liste non exhautive des protéines liées à l'endocytose est disponible dans : Molecular mechanism and physiological functions of clathrin‑mediated endocytosis (2011)

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.

Étapes et liste non exhaustive des protéines de l'endocytose clathrine-dépendante
Étapes et liste non exhaustive des protéines de l'endocytose clathrine-dépendante
(Figure : vetopsy.fr d'après Taylor et coll)

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.

Phospholipides et endocytose
Phospholipides et endocytose
(Figure : vetopsy.fr d'après Kaksonen et Roux)
attention

Souvent oubliée, cette variation de la composition des phospholipides membranaires sont au coeur du mécanisme d'endocytose.

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. Ce complexe récepteur-cargo se couple ensuite à une protéine nommée adaptateur à la clathrine (adaptines ou adaptateurs alternatifs), car la cage de clathrine ne peut se lier à la membrane.

3. Puis, l'assemblage permet au puits de se recouvrir de clathrine, i.e. former un puits recouvert de clathrine, (CCP ou Clathrin-Coated Pits).

4. L'approfondissement de cette dépression et le rétrécissement de son goulot forme une poche profondément invaginée, grâce au recrutement des NPF (Nucleation Promoting Factor), du complexe Arp2/3 et de la polymérisation de l'actine.

Actine et endocytose
Actine et endocytose
(Figure : vetopsy.fr)

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.
  • 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 gène 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.

étonnement

Il est certain qu'il est difficile de savoir quel est le premier mécanisme qui induit l'endocyose.

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