Composition des exosomes

Les exosomes contiennent des protéines, des lipides et des acides nucléiques (ADN, ARN et microARN) (Figure 11). Une base de donnée, « Exocarta » (http://www.exocarta.org/), permet de répertorier toutes les données accumulées ces dernières années comprenant les différents modes de purification et de caractérisation des exosomes ainsi que leurs propriétés biophysiques et moléculaires.

 Composition lipidique

La composition lipidique des exosomes est différente de celle de la membrane plasmique puisque leur membrane est spécifiquement enrichie en cholestérol, en sphingolipides dont le ganglioside GM3 et la sphingomyéline, en céramide et en glycérophospholipides dont le phosphatidylinositol, la phosphatidylcholine, la phosphatidylsérine, la phosphatidyléthanolamine et l’acide phosphatidique (Subra et al., 2007; Trajkovic et al., 2008; Wubbolts et al., 2003). Cependant, le cardiolipide et le LBPA (acide lysobisphosphatidique) y sont absents. Les exosomes ont une composition proche de celles des rafts lipidiques et présentent une résistante à la solubilisation par différents détergents (de Gassart et al., 2003).

 Composition en acide nucléique

L’échange de matériel génétique, grâce aux exosomes, a été montré pour la première fois par Valadi et son équipe (Valadi et al., 2007). Cette étude révèle que des ARN sont présents dans des vésicules, qui flottent sur un gradient de sucrose à une densité comprise entre 1,11 et 1,21 g/mL, tout comme le marqueur exosomal CD63. Les exosomes de mastocytes murins contiennent 1272 ARNm dont la plupart sont intacts et fonctionnels puisqu’ils peuvent être traduits, in vitro et in vivo, dans les cellules cibles (Valadi et al., 2007) et 121 microARN capables de réguler l’expression génique de la cellule réceptrice.

En 2008, Skog et al démontrent que des cellules de glioblastome en culture

sécrètent des exosomes contenant des ARNm (Skog et al., 2008). Ces derniers peuvent être internalisés par des cellules vasculaires endothéliales qui expriment

Sandra Pinet | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 2016 67 alors les protéines codées par ces ARNm. Le transfert de l’ARNm codant pour l’EGFR, enrichit dans les exosomes de GBM, semble provoquer une augmentation de la prolifération des cellules vasculaires endothéliales et de ce fait, favoriser la néo-angiogénèse tumorale (Skog et al., 2008).

De plus, dans le cancer colorectal, 241 ARNm ont été retrouvés en quantité plus importante dans les exosomes que dans les cellules donneuses dont 27 étaient associés au cycle cellulaire et induisaient la prolifération des cellules endothéliales (Hong et al., 2009).

Les microARN, certes moins nombreux, sont aussi présents dans les exosomes de GBM et montrent des profils similaires à ceux de la cellule d’origine (Skog et al., 2008). A l’inverse, dans les cellules de cancer gastrique métastatique, une famille de miR est particulièrement enrichie dans les exosomes et reflète le potentiel oncogénique des cellules sécrétrices (Ohshima et al., 2010).

Ces données indiquent que le contenu exosomal ne reflète pas systématiquement le contenu cellulaire et pourrait refléter un enrichissement spécifique de certains ARNm ou familles de miR en fonction de la pathologie et du type cellulaire (Pigati et al., 2010).

D’autre part, la présence de séquences d’ADN, correspondant soit à des retrotransposons soit à des séquences oncogéniques amplifliées ou mutées, a aussi été retrouvé dans des exosomes issus de cellules de GBM (Balaj et al., 2011).

 Composition protéique

La composition protéique des exosomes a été déterminée grâce à l’analyse d’exosomes de différents types cellulaires (lymphocytes B, cellules dendritiques, neurones et cellules tumorales) (Raposo et al., 1996, 1997; Zitvogel et al., 1998) par analyse protéomique, western-blot, immuno-histochimie, microscopie électronique, cytométrie de flux (Niel et al., 2006). Suite à ces découvertes, des analyses ont été effectuées sur des exosomes, issus de différents types cellulaires, sécrétés in vitro

dans le surnageant de culture ou in vivo dans différents fluides biologiques (sérum,

urine…) (Bard et al., 2004; Pisitkun et al., 2004; Skog et al., 2008). La composition du cargo exosomal peut varier en fonction de la cellule d'origine, mais les exosomes

Sandra Pinet | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 2016 68 transportent aussi dans leurs membranes des protéines spécifiques, qui peuvent être

utilisées comme marqueurs exosomaux (Théry et al., 2002). Parmi celles-ci, on

retrouve essentiellement (Figure):

• des protéines impliquées dans le transport vésiculaire dont les protéines Rab et les annexines

• des protéines impliquées dans la formation des MVB telles que Tsg101, Alix et la clathrine

• des tétraspanines comme CD63, CD9, CD82 et CD81

• des protéines du cytosquelette ou associées au cytosquelette: actine, tubuline, myosine

• des molécules impliquées dans l’adhésion comme les intégrines

• des protéines associées aux radeaux lipidiques comme la flotiline 1 (Street et al., 2012)

• des protéines chaperonnes : HSP70, HSP90

• des molécules de signalisation intracellulaire et du métabolisme

•

des protéines impliquées dans la présentation des antigènes comme les

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Figure 11 : Composition d’un exosome.

D’après (Colombo et al., 2014). Les exosome sont composés de lipides (sphingomyéline, céramide, phosphatidylsérine..), d’acides nucléiques (ARN, microARN…) et de protéines (enzyme, récepteur membranaire, protéine cytosolique…). Ils sont enrichis en marqueurs endosomaux spécifiques permettant leur caractérisation (CD63, CD81, Tsg101…)

Parmi les protéines contenues dans les exosomes, on utilise celles qui sont spécifiquement enrichies dans les fractions exosomales, Alix, CD63 et Tsg101, par rapport aux autres vésicules sécrétées comme marqueurs exosomaux. Ces protéines sont directement impliquées dans les mécanismes de formation des ILV à l’intérieur des MVB.

D’autre part, un même type cellulaire peut produire différentes sous-populations d’exosomes qui présentent un enrichissement spécifique pour certaines protéines tout en partageant des protéines communes. C’est le cas notamment pour les cellules polarisées épithéliales de l’intestin (van Niel et al., 2001), du rein

Sandra Pinet | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 2016 70 (Kapsogeorgou et al., 2005), de la glande salivaire (Pisitkun et al., 2004) et pour les cellules de mastocytes murins (Laulagnier et al., 2005).

Dans le document Rôle du transfert des récepteurs des neurotrophines via les exosomes dans l'agressivité du glioblastome et le contrôle du microenvironnement (Page 67-71)