Trafic vésiculaire
Endocytose clathrine-indépendante (CIE) à grande échelle
Phagocytose : initiation

Après la vue d'ensemble sur la phagocytose, étudions-en le mécanisme :

• 1. Détection de la particule par sondage (probing), i.e. voir aussi récepteurs phagocytaires
• 2. Initiation de la phagocytose : segmentation du réseau d'actine et mobilité des récepteurs phagocytaires
• 3. Formation de pseudopodes : nucléation et ramification de l'actine
• 4. Fermeture du phagosome
• 5. Maturation du phagosome

2. Initiation de la phagocytose

Modifications lipidiques

Au cours de la formation du phagosome, la membrane modifie sa composition lipidique.

1. Dans la phagocytose dépendante des récepteurs Fcγ, le phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate PI(4,5)P2 s'accumule au départ au niveau de la cupule phagocytaire, pour diminuer rapidement ensuite (Localized Biphasic Changes in Phosphatidylinositol-4,5-Bisphosphate at Sites of Phagocytosis 2000).

a. Cette réduction de PI(4,5)P2 est essentielle pour l'internalisation des particules, probablement en facilitant le désassemblage du cortex cellulaire d'actine (Phosphatidylinositol-4,5-bis phosphate hydrolysis directs actin remodeling during phagocytosis 2005).

b. Cette réduction de PI(4,5)P2 est sous le contrôle de PI3KC, une kinase PI3K, dont la phosphorylation produit PI(3,4,5)P3 au niveau de la cupule phagocytaire (Restricted Accumulation of Phosphatidylinositol 3-Kinase Products in a Plasmalemmal Subdomain during Fc Receptor-mediated Phagocytosis 2001).

c. En outre, PI(3,4,5)P3 recrute PLCγ (PhosphoLipase C gamma) qui produit du DAG (DiAcylGlycérol) et de l'IP3 (Inositol 1,4,5- triphosphate).

DAG, à son tour, induit l'activation de la PKCε pour une phagocytose améliorée (Differential Requirement for Classic and Novel PKC Isoforms in Respiratory Burst and Phagocytosis in RAW 264.7 Cells 2000).

3. Si nous prenons par exemple la famille des récepteurs Fcγ, ceux-ci sont :

• soit dotés de motifs d'activation immunorécepteurs à base de tyrosine (ITAM),
• soit associés de manière non covalente à la chaîne γ commune contenant l'ITAM.

a. Lorsque la tyrosine est phosphorylée par une variété de kinases, comme la protéine kinase C, les kinases de la famille Src (SFK) et Syk (Spleen Tyrosine (Y) Kinase), les ITAM phosphorylés :

• permettent le regroupement des récepteurs Fcγ en microclusters par la fragmentation du cortex cellulaire,
• fournissent les sites d'amarrage pour les kinases qui propagent les cascades de signalisation conduisant au remodelage du cytosquelette.

b. Dans ce cas, les SFK ou les Syk sont les premiers éléments de la cascade de transduction du signal qui culmine avec la phagocytose.

Fragmentation du réseau d'actine

Les protubérances membranaires, i.e. les replis ou protrusions membranaires (ruffles) qui couvrent la particule cible, sont produites par le remodelage du réseau d'actine, qui s'effectue parallèlement aux changements de composition lipidique.

1. Le cytosquelette associé au cortex membranaire est modifié par l'action des protéines de sectionnement des microfilaments d'actine :

• 

a. des filaments ramifiés par les coronines, qui interagissent avec le complexe Arp2/3, i.e. déramifient les branches de l'actine en laissant des fibres linéaires (Coronin-1 Function Is Required for Phagosome Formation 2005),

b. des filaments droits de l'actine-F qui vont la fractionner :

• par la cofiline (Roles of ADF/cofilin in actin polymerization and beyond 2010),
• par la gelsoline (Gelsolin: The Tail of a Molecular Gymnast 2013).

2. Le détricotage Rho/formine/myosine-dépendante du cortex d'actine permet le regroupement (microcluster) des récepteurs (Essential and unique roles of PIP5K-γ and -α in Fcγ receptor-mediated phagocytosis 2009 et Actin Cytoskeleton Reorganization by Syk Regulates Fcγ Receptor Responsiveness by Increasing Its Lateral Mobility and Clustering 2014).

3. La phosphorylation de Syk recrute et active un certain nombre de régulateurs majeurs du squelette de l'actine (The SYK tyrosine kinase: a crucial player in diverse biological functions 2010) :

• 

a. Vav est un GEF (Guanine nucleotide exchange factor) pour les petites GTPases de la famille Rho, via un module de domaines DH-PH en tandem ( régulation des Rho).

b. La latrunculine (Lat), protéine d'attachement à la membrane, se lie à l'actine G et la séquestre, inhibant ainsi la polymérisation de l'actine.

De plus, lorsqu'elle est phosphorylée, elle sert de protéine d'échafaudage à SLP76, autre protéine d'échafaudage, fournissant ainsi une plate-forme pour le recrutement de nombreuses molécules de signalisation en aval, en particulier pour les récepteurs des cellules T.

3. L'hydrolyse locale de PI(4,5)P2 par PLCγ (PhosphoLipase C gamma), recrutée par Lat/SLP76 ou par les récepteurs couplés aux protéines G (GPCR), contribue à briser les barrières cytosquelettiques locales à la diffusion des récepteurs (Toll-like receptor ligands sensitize B-cell receptor signalling by reducing actin-dependent spatial confinement of the receptor 2015 et Functions of cofilin in cell locomotion and invasion 2013).

a. En effet, elle libère de la membrane plasmique :

• l'ezrine, protéine ERM d'attachement à la membrane,
• la cofiline déphosphorylée, donc sous sa forme active, mais désactivée par sa fixation à PI(4,5)P2 (régulation de la cofiline par les phosphoinositides membranaires).

b. La cofiline, déphosphorylée par la phosphatase SSH (SlingSHot) et libérée par la PLCγ, peut alors se lier à l'actine-F et initier la segmentation des microfilaments d'actine (Control of Actin Reorganization by Slingshot, a Family of Phosphatases that Dephosphorylate ADF/Cofilin 2002).

Rôles des myosines.

Une fois qu'une cible phagocytaire entre en contact avec la surface de la cellule, le regroupement des récepteurs et la signalisation en aval initient la formation de la cupule phagocytaire à base d'actine qui entoure la cible et implique plusieurs classes de myosines (Squeezing in a meal: myosin functions in phagocytosis 2020 et Myosins: domain organisation, motor properties, physiological roles and cellular functions 2016).

Myosines I

Certaines myosines I sont des moteurs mécanosensibles qui peuvent fonctionner comme des capteurs de déformation (strain sensors) et ont la particularité de se lier aux microfilaments d'actine par leur domaine moteur et aux membranes par leur queue.

1. Dans les macrophages, Myo1g, Myo1e et Myo1f sont recrutées dans la cupule phagocytaire lors de l'absorption de cibles recouvertes d'IgG.

• 

  Myo1g, à queue courte, est enrichie au niveau de la membrane le long des côtés de la cupule phagocytaire (The motor protein Myosin 1G functions in FcγR-mediated phagocytosis 2012).
• Myo1e et Myo1f, à queues longues, se localisent au bord d'attaque de la cupule phagocytaire ainsi qu'à des sites d'adhérence distincts au sein de la cupule.

2. La capacité des myosines I à se lier à la fois aux microfilaments d'actine et à la membrane plasmique permet de maintenir le couplage membrane-cortex et de réguler localement la tension membranaire au cours de la phagocytose ( myosine I capteur de déformation)

• Dans les macrophages dépourvus à la fois de Myo1e et de Myo1f, l'altération de ce couplage s'accompagne d'une organisation anormale des microfilaments d'actine dans la cupule phagocytaire et d'un ralentissement de son internalisation (Membrane-cytoskeletal crosstalk mediated by myosin-I regulates adhesion turnover during phagocytosis 2019).
• Myo1e et Myo1f participent également à l'adaptation de l'organisation des microfilaments d'actine et des forces exercées par la cupule aux propriétés mécaniques de la cible phagocytée (F-actin organization and target constriction during primary macrophage phagocytosis is balanced by competing activity of myosin-I and myosin-II 2022).

3. Des structures dynamiques riches en actine de la cupule phagocytaire présentent des similitudes avec les podosomes et sont parfois qualifiées de podosomes phagocytaires (Dynamic Podosome-Like Structures in Nascent Phagosomes Are Coordinated by Phosphoinositides 2019)

• Ces structures pourraient constituer des sites d'adhérence et de production de forces participant à l'internalisation de la cible.
• Myo1e et Myo1f participent à l'organisation de ces structures, et des travaux récents montrent que le recrutement de Myo1f dans la cupule phagocytaire dépend de son domaine moteur, de sa liaison aux membranes et de partenaires recrutés par son domaine SH3, renforçant les liens mécanistiques entre podosomes et phagocytose (The MYO1F interactome reveals ASAP1, CD2AP and SH3KBP1 as novel adaptor proteins in podosomes and phagosomes 2025).

Myosines II

Les myosines II non-musculaires participent à la production des forces contractiles au cours de la phagocytose, notamment lors des étapes tardives d'internalisation et de fermeture de la cupule phagocytaire.

La myosine II non-musculaire A (NMIIA) peut s'accumuler au niveau de la cupule et former des filaments bipolaires qui exercent des forces contractiles sur les microfilaments d'actine.

• Son activité contribue notamment à la constriction de la cupule autour de la cible et favorise sa fermeture (Phagocytosis at a glance 2025).
• Son importance varie cependant selon le type de cellule, le récepteur phagocytaire et la cible considérée.

Myosines IX

Les myosines IX (Myo9) sont des moteurs processifs monomériques qui possèdent également une activité RhoGAP et participent à l'organisation du cytosquelette d'actine.

1. La myosine IX, en particulier la Myo9b, apparaît, comme la myosine I, dans les cupules phagocytaires (Dynamics of Cytoskeletal Proteins during Fcγ Receptor-mediated Phagocytosis in Macrophages 2002).

Le KO de Myo9b inhibe la phagocytose de billes chargées positivement et négativement de différentes tailles, ainsi que des globules rouges opsonisés par IgG (Identification of phagocytosis regulators using magnetic genome-wide CRISPR screens 2019).

2. La queue des myosines IX contient un domaine RhoGAP, qui inactive la petite GTPase RhoA et permet ainsi au moteur de coupler son interaction avec les microfilaments d'actine à la régulation locale de leur organisation.

Dans les macrophages dépourvus de Myo9b, l'activité de RhoA est augmentée, ce qui perturbe notamment la formation des protrusions membranaires et la morphologie cellulaire.

3. Formation des pseudopodes