L ES GRANULES DE SÉCRÉTION À CŒUR DENSE

Dans les cellules neuronales, les neurotransmetteurs et les neuromodulateurs peuvent être stockés dans différents types de vésicules. Les neurotransmetteurs comme le GABA, la glycine ou le glutamate sont contenus dans des vésicules synaptiques de petites tailles qui sont transparentes en microscopie électronique. Dans les neurones ou dans les cellules neuroendocrines, les peptides, amines biogènes et neurotrophines, responsables de la régulation de divers processus physiologiques, sont eux contenus dans des vésicules à cœur dense de taille plus importante.

a) Contenu des granules de sécrétion

Les principaux composants des granules de sécrétion des cellules chromaffines sont les catécholamines. Lors de leur biogenèse, la dopamine, présente dans le cytoplasme de toutes les cellules chromaffines, va être captée par un transporteur présent dans la membrane granulaire (VMAT, Vesicular Monoamine Transporteur) et concentrée à l’intérieur des granules de sécrétion. La Dopamine β-hydroxylase (DBH), enzyme présente sur la face interne des granules de sécrétion, va alors hydroxyler la dopamine en noradrénaline. Dans les cellules adrénergiques, la noradrénaline va être à nouveau exportée

15 Figure 4 : Les principaux constituants des granules de sécrétion des cellules chromaffines.

Transporteur de catécholamines (VMAT)

H⁺-ATPase

Cytochrome b561 Échangeur de

nucléotides Na⁺/Ca²⁺

Glycoprotéines II/III Endopeptidases

PC1/PC2

Carboxypeptidase H

Dopamine β-hydroxylase (DBH) Synaptobrévine

Synaptotagmine

H⁺

Nucléotides

ATP, ADP, GTP, GDP…

Catécholamines

Adrénaline, Noradrénaline, Dopamine

Ions

Calcium , sodium, magnésium…

Peptides

NPY, Enképhalines, Substance P, Vasoactive intestinal peptide

(VIP)…

Granines

Chromogranines A et B Sécrétogranines…

Enzymes

Acétylcholineestérase, t-PA, Enképhalinase…

Cofacteur

Acide ascorbique

lumière granulaire

16

dans le cytoplasme où, la conversion de la noradrénaline en adrénaline va avoir lieu sous l’action de la PNMT. Puis, l’adrénaline sera à nouveau amenée à l’intérieur des granules de sécrétion grâce aux transporteurs VMAT (Trifaro, 2002). La PNMT est uniquement présente dans les cellules adrénergiques et constitue donc un marqueur de cette population cellulaire.

En plus des catécholamines, de nombreuses autres molécules sont présentes dans les granules des cellules chromaffines, comme les chromogranines, les enképhalines ou les neuromodulateurs (Apps, 1997, Winkler, 1997, Crivellato et al., 2008). Une liste détaillée des composants granulaires est présentée Figure 4.

b) Biogenèse des granules

La formation des granules de sécrétion est initiée au niveau du réseau trans-Golgien (TGN). L’agrégation de protéines destinées à être sécrétées est le point de départ de la biogenèse des granules. À cette étape, des protéines de la famille des granines, comme les chromogranines A et B (CgA et CgB), ont un rôle primordial (Huh et al., 2003, Taupenot et al., 2003). Il a été montré que l’inhibition de l’expression de la CgA dans des cellules de phéochromocytome de rat induit une diminution du nombre de granules de sécrétion (Kim et al., 2001, Courel et al., 2006, Elias et al., 2012). À l’inverse, la surexpression de CgA dans des cellules non sécrétrices induit la formation de vésicules mobiles à cœur dense, capables de stocker des hormones (Montero-Hadjadje et al., 2009). En présence de calcium et à pH acide, les granines forment des agrégats qui interagissent avec des domaines lipidiques présents dans la membrane du TGN. Ces domaines, riches en glycosphingolipides et en cholestérol, permettent le bourgeonnement des granules immatures (Dhanvantari et Loh, 2000). L’implication de la clathrine dans ce processus ainsi qu’une synthèse locale de lipides, facilitant la courbure membranaire, ont également été décrites (Siddhanta et al., 2000, Kim et al., 2006, Tanguy et al., 2016).

c) Maturation des granules de sécrétion

Après leur bourgeonnement, pour devenir matures, les granules doivent subir une série de changements morphologiques et biochimiques. Ils passent notamment par une

17

Recrutement

Arrimage et amorçage

Fusion Ca²⁺

Repos

Membrane plasmique Actine

ComplexeSNARE

Figure 5 : Les différentes étapes de l’exocytose régulée.

Lors d’une stimulation par un sécrétagogue, l’élévation du calcium intracellulaire induit la dépolymérisation du cytosquelette d’actine et le recrutement des granules de sécrétion à la membrane plasmique. L’étape d’arrimage va ensuite permettre la liaison des membranes granulaire et plasmique, via l’assemblage d’un complexe multiprotéique, le complexe SNARE.

Pendant l’amorçage, la machinerie d’exocytose s’assemble et devient fonctionnelle, conduisant à la dernière phase du processus, l’étape de fusion, pendant laquelle le contenu granulaire est libéré à l’extérieur de la cellule.

18

étape d’augmentation de leur taille suivie d’une perte de leur manteau de clathrine (Tooze et al., 1991). Les granules sont également confrontés à l’acidification progressive de leur contenu via l’activation d’une pompe à protons, la V-ATPase (Wu et al., 2001, Poea-Guyon et al., 2013). Cette entrée de protons conduit à l’acidification intra-granulaire et permet de générer la force motrice nécessaire à l’entrée des catécholamines dans les granules de sécrétion. Le changement de pH active également des enzymes comme les pro-hormones convertases et les endopeptidases, aboutissant à la conversion des pro-hormones non fonctionnelles en hormones fonctionnelles (Urbe et al., 1997).

d) Les différentes populations de granules

Parmi les 30 000 granules présents dans une cellule chromaffine, tous n’ont pas la même probabilité de libération. Dans les cellules, on distingue quatre populations (Becherer et Rettig, 2006) : la majeure partie des granules (environ 95%) constitue le pool de réserve, correspondant aux granules qui ne sont pas en contact avec la membrane plasmique car ils sont maintenus dans le réseau cortical d’actine qui forme une barrière (Vitale et al., 1995).

Les autres granules sont localisés au niveau de la membrane plasmique et se différencient selon leur état de maturation. Il y a un pool de granules arrimés (UPP pour Unprimed Pool) qui nécessite encore une étape de maturation dépendante de l’ATP. Un autre pool contient les granules amorcés non compétents pour la fusion (SRP pour Slowly Releasable Pool) et le dernier pool comporte les granules amorcés, prêts à fusionner (RRP pour Readily Releasable Pool) et qui seront donc les premiers à être libérés lors d’une stimulation.