Les lysosomes sont des vésicules qui proviennent du RE via l’appareil de Golgi, représentant le compartiment terminal de la voie endocytaire où se produit la dégradation de différentes macro-molécules provenant par endocytose, phagocytose, ou autophagie (voir figure 3.2). La digestion des organites cellulaires s’effectue dans des autophagosomes. Des portions de la membrane peu-vent être endocytées et recyclées à nouveau dans la membrane cellulaire (par ex. recyclage des récepteurs par endocytose par l’intermédiaire de récepteurs) [3].
Figure 3.2: Les voies d’approvisionnement des lysosomes. 1: Endocytose; 2: Autophagie; 3: Phagocytose [3].
Il existe deux voies permettent d’approvisionner les lysosomes selon la source des matériaux à dégrader.
3.4.1 Les voies autophagiques
L’autophagie est un processus catabolique intralysosomal permettant aux composants cyto-plasmiques en fin de vie d’être amenées vers les lysosomes au sein desquels ils sont dégradés. Elle peut être impliquée également dans le développement, le cancer, les réponses immunitaires et l’apoptose [18]. Trois différents types d’autophagie ont été décrits selon le mécanisme par lequel les glycoprotéines sont amenées aux lysosomes :
— La macro-autophagie : est un phénomène régulé impliquant des réactions de conjugaison et l’intervention de kinases [19]. Des travaux récents ont démontré le rôle capital des lyso-somes dans le contrôle des réponses cellulaires vis-à-vis les nutriments, pour cette raison il existe plusieurs voies principales qui contrôlent les processus de la macro-autophagie (Fig-ure 3.3). Parmi ceux on trouve la voie dépendent de la cible du complexe 1 de rapamycin TORC1 (Transducer Of Regulated CREB activity 1). Le TORC1 est un indicateur de la quantité de nutriment disponible pour la cellule ainsi que du statut énergétique et oxy-doréducteur qui se trouve dans les lysosomes [20,21]. Ce complexe fonctionne comme un intégrateur des signaux de disponibilité des nutriments/d’énergie/potentiel redox. Ce mé-canisme moléculaire est plus important pour la régulation de la transcription nucléaire EB (TFEB) (Transcription factor EB) [22]. Ce dernier code pour un facteur de transcrip-tion qui coordonne l’expression des hydrolases lysosomales, des protéines membranaires et des gènes impliqués dans l’autophagie [23]. Dans les conditions normales la localisation et l’activité nucléaire du TFEB sont inhibées par la phosphorylation direct dans plusieurs résidus de serine par le mTORC1. Pendant les conditions de jeûne ou durant l’inhibition du mTORC1 le TFEB dépohosphorylé se transfère du cytoplasme vers le noyau ce qui entraîne l’activation de ses gènes cibles qui sont connus par leur rôle important dans l’autophagie et l’activation lysosomale (Figue 3.3) [23,24].
D’après la (Figure 3.3), dans des conditions riches en substance nutritive (à gauche), le mTORC1 actif promeut la rétention de TFEB et TFE3 dans le cytosol ainsi que l’inhibition du complexe ULK1/2 et du canal Na+ sensible à l’ATP et les lysosomes migrent vers la périphérie de la cellule.
Figure 3.3: Régulation de la fonction lysosomale par mTORC1 dans les conditions normales et de durant le jeûne.
mTORC1: mechanistic target of rapamycin (serine/threonine kinase) complex 1; RHEB: Ras homolog enriched in brain; TFE3: transcription factor binding to IGHM enhancer 3; TFEB: transcription factor EB; ULK: uncoordinated 51-like kinase; v-ATPase: vacuolar H+-adenosine
triphosphatase; ZKSCAN3: zinc finger with KRAB and SCAN domains 3 [23].
Durant les conditions du jeûne (à droite), l’inactivation de mTORC1 va conduire à : (1) - une translocation rapide des TFEB et TFE3 vers le noyau,
(2) - l’induction de la biogenèse lysosomale, (3) - l’activation de l’autophagie,
(4) - l’inactivation de mTORC1 pourrait aussi être nécessaire pour faciliter la fusion entre les autophagomes et les lysosomes,
(5) - changement du potentiel de la membrane lysosomale,
(6) - Après des périodes prolongées du jeûne, la réactivation de mTORC1 est indispensable pour induire la reformation autophagique lysosomale [23].
— La micro-autophagie : est une voie non sélective qui permet le transfert de matériel cy-tosolique par invagination de la membrane lysosomiale et les microautophagosomes formés dans les lysosomes sont alors rapidement dégradés. Ce processus est considéré comme un processus lent, constitutif, ATP-dépendant et qui permet la dégradation non-sélective des protéines cytosoliques, y inclus des glycoprotéines [25].
— L’autophagie chaperone : ou CMA (chaperone-mediated autophagy) est une autophagie médiée par les molécules chaperonnes hautement sélective. Dans la CMA, les protéines cy-toplasmiques, partiellement dégradées par le protéasome, portant une séquence peptidique d’adressage particulière (KEFRQ) qui sont reconnues sélectivement grâce à une molécule chaperonne cytoplasmique, qui permet leur acheminement vers la membrane lysosomale [20]. Les complexes ainsi formés se lient à leur tour à des récepteurs de la membrane lysosomale (LAMP-2A) puis transloquer dans la lumière du lysosome pour être dégradés (Figure 3.4) [6].
Il est à noter que la macro-autophagie et la voie CMA deviennent très actives sous certaines conditions comme le stress oxydant [26].
Figure 3.4: Les voies autophagiques et hétérophagiques. LAMP-2A: Lysosomal-associated membrane protein 2 [28].
3.4.2 Les voies hétérophagiques
Elles correspondent à la digestion des substances exogènes qui rentrent dans la cellule et de la membrane plasmatique [4] soit par endocytose : un processus spécifique et régulé dans
lequel interviennent des récepteurs membranaires spécifiques et des vésicules recouvertes de clathrine, ou par pinocytose non spécifique en phase fluide à partir de zones particulières de la membrane plasmique, macropinocytose. Ces deux processus impliquent la formation des endosomes précoces ou phagosomes par invagination de la membrane plasmique. La digestion des substrats endocytés peut commencer dans l’endosome, sachant que leur dégradation totale se déroulera dans un second temps suite à la fusion avec les lysosomes [27].