IV. Mécanismes moléculaires du trafic membranaire
2. L’endocytose
même des sites d’exocytose et elle semblent contrôler notamment par des phospholipases (Ammar et al., 2013b).
2. L’endocytose
L’endocytose représente l’ensemble des processus impliqués dans l’internalisation à l’intérieur de la cellule à partir de la membrane plasmique. Il existe différents types d’endocytose dont l’une est dépendante de la clathrine et d’autres indépendantes de la clathrine, comme l’endocytose dépendante de la cavoline, la macropinocytose et même la phagocytose (Figure 10)(Bohdanowicz et al., 2013).
Figure 10: Les principales voies d'endocytose.
Adapté (Conner and Schmid, 2003)
2.1. L’endocytose dépendante de la clathrine ou clathrin-mediated endocytosis (CME)
Ce mécanisme permet l’internalisation d’une variété de composants membranaires. Parmi eux, on retrouve les récepteurs transmembranaires couplés à leurs ligands. La membrane ainsi internalisée est acheminée vers le système endo-lysosomal ou le Golgi. L’invagination/internalisation d’une partie de la membrane plasmique est fortement dépendante du lipide PIP2 (Antonescu et al., 2011) qui est synthétisé par la phosphoinositide 4-phosphate 5 kinase (PI4P5K), elle-même activée par Arf6 (Krauss et al., 2003). La PI4P5K est aussi activée par le PA suggérant que ce lipide puisse également jouer un rôle dans l’endocytose (Jenkins et al., 1994, Antonescu et al., 2010). Cette dépendance au PIP2 est expliquée par le fait que plusieurs
Coated Pits (CCP) ont un domaine de liaison au PIP2 (Figure 11). On peut citer par
exemple, FCHo ou membrane-sculpting F-BAR domain-containing Fer/Cip4
homology domain-only
,
via son domaine F-BAR (Henne et al., 2010), l’epsine et AP180 via leurs domaines ENTH et ANTH, respectivement (Hom et al., 2007), l’endophiline et l’amphiphysine via leurs domaine BAR (Peter et al., 2004) et la dynamine via son domaine PH (Achiriloaie et al., 1999) et AP2 qui lie le PIP2 et la clathrine (Collins et al., 2002).Figure 11: Les étapes de la CME : Nucléation, sélection des cargos, assemblage du manteau, scission et uncoating. Les facteurs de nucléation se lient à la membrane et induisent le
bourgeonnement de la partie à internaliser. Les protéines FCHo lient la membrane, grâce aux domaines riches en PIP2, où le puit recouvert de clathrine ou clathrin-coated pits (CCP) sera formé. Puis, cette protéine recrute Eps15 et l’intersectine. Ce complexe induira la courbure initiale ou l’invagination. Puis, Eps15 et l’intersectine recrutent AP2, qui à son tour engagera les complexes trimitiques de clathrine ou Triskèles. Le réseau de clathrine ainsi formé sert à stabiliser la courbure positive par l’interaction avec des protéines contenant un domaine BAR telles que l’endophiline et l’amphiphysine. Ces protéines recrutent la GTPase dynamine qui induit la scission de la vésicule. Après séparation de la membrane plasmique, la vésicule internalisée se débarrasse de son manteau protéique ou uncoating par l’intervention de la protéine ATPase Hsc70 et son cofacteur l’auxiline, alors que la phosphatase synaptojanine 1 permet la libération des protéines adaptateurs via l’hydrolyse de PIP2 (Figure adaptée d’Henne et al., 2010).
2.2. Les autres types d’endocytose
D’autres types d’endocytose outre que celle dépendante de la clathrine ont par la suite été identifiés. On peut siter l’endocytose dépendante de la caveoline, l’endocytose dépendante de la flotilline ou d’Arf6, la phagocytose et la macropinocytose (Figure 10)(Bohdanowicz et al., 2013).
L’endocytose médiée par les caveolines est initiée par la formation de structures en forme de flasque ou caveolar. Ces structures sont formées par l’assemblage de caveolines. Ces sont des protéines intégrées à la membrane via une liaison directe au cholestérol membranaire. Il existe trois isoformes : caveoline 1-3 (Kumari et al., 2010). Ce processus est responsable de l’internalisation de divers ligands comme l’albumine, les facteurs de motilité autocrine ou autocrine motility factor, les toxines tétanique et cholérique et certains virus (Kumari et al., 2010).
L’endocytose médiée par Arf6 ou la flotilline est indépendante de clathrine et de la dynamine (Naslavsky et al., 2003, Glebov et al., 2006). Le mode d’action de ces deux processus est encore mal connu à ce jour.
La phagocytose est un processus d’internalisation médié par de récepteurs, indépendant de la clathrine et qui nécessite la polymérisation du cytosquelette d’actine, l’activité de la PI3K et les GTPases de la famille Rho et Arf (Flannagan et al., 2012). Il s’agit d’un processus très rapide, initié suite à l’engagement d’un récepteur à la surface cellulaire des cellules spécialisées, telles que les monocytes/macrophages, les neutrophiles, les cellules dendritique, ou des cellules non spécialisées telles que les fibroblastes ou les cellules épithéliales (Bohdanowicz et al., 2013). L’engagement du récepteur fait suite à l’interaction avec un agent pathogène, un débris cellulaire ou même une particule de latex. Ceci déclenche déclenche la signalisation cellulaire qui conduit à la formation de pseudopodes entourant progressivement la particule à internaliser.
La macropinocytose correspond à la formation de vésicules hétérogènes de grande taille (0.2-5 µm) ou macropinosomes. C’est un mécanisme indépendant de clathrine
l’une vers l'autre et qui sont pliées sur la membrane plasmatique. Ces extensions fusionnent et créent ainsi une grande vacuole remplie de liquide qui sera internalisée à partir de la surface membranaire.
2.3. L’endocytose compensatrice
Les mesures de capacitance membranaire sur les neurones (Llobet et al., 2011), les cellules chromaffines (Smith and Neher, 1997) ou d’autres cellules endocrines (Eliasson et al., 1996) ont permis de mettre en évidence deux mécanismes d’internalisation membranaire rapides après l’exocytose. Ces processus assurent le maintien d’un surface cellulaire constant (Henkel et al., 2001, Dernick et al., 2003) et le recyclage des composants vésiculaires (Sampo et al., 2003). L’un est nommé « endocytose compensatrice », car elle permet d’internaliser approximativement la même quantité de membrane fusionnée et l’autre nommée « excès de récupération », puisqu’il y a une internalisation de plus de membrane que celle qui a fusionné (Barg and Machado, 2008).
L’internalisation des composants vésiculaires pourrait être rapide ou lent et ceci dépend probablement du type cellulaire et du processus d’endocytose compensatrice impliqué. L’endocytose rapide est indépendante de clathrine, mais elle requière la dynamine 1 (Graham et al., 2002). Cette endocytose rapide peut se dérouler selon les processus dits de « cavi-capture » et de « kiss and run » (Barg and Machado, 2008). En revanche, l’endocytose compensatrice lente fait appel l’endocytose dépendante de la clathrine (Barg and Machado, 2008).