provenant de 3 sources différentes nécessite un démontage et un recyclage. Les substrats de deux de ces sources pénètrent dans la cellule par l’extérieur et le troisième provient de l’intérieur.

1. De l’extérieur de la cellule, le processus d’endocytose, y compris la pinocytose (boisson cellulaire), admet des liquides et de petites particules par la formation, dans la membrane plasmique, de petites fosses recouvertes de protéines. Ceux-ci scellent pour former des vésicules recouvertes de protéines. Chaque vésicule se développe pour devenir un « endosome précoce » puis un « endosome tardif ».
2. Également de l’extérieur de la phagocytose cellulaire (alimentation cellulaire) apporte des particules relativement grosses (généralement > d’une taille de 250 nm), y compris des bactéries et des débris cellulaires. La phagocytose peut être réalisée par des « cellules ordinaires » mais est principalement réalisée par des macrophages pouvant contenir jusqu’à 1 000 lysosomes par cellule. La structure résultant de la phagocytose est appelée phagosome.
3. De l’intérieur de la cellule, les autophagosomes sont responsables de l’élimination des organites, tels que les mitochondries et les ribosomes, dont la vie a expiré. On pense qu’une structure membraneuse entoure et enferme l’organite expiré pour former un autophagosome. Cette structure fusionne ensuite avec un lysosome pour former un « organite hybride ».

Systèmes endolysosomaux: « baiser et courir », activités de fusion complète et modèles de maturation

Des recherches ont été menées sur la façon dont les matériaux introduits dans la cellule par endocytose sont transportés dans la cellule et éventuellement décomposés. Une grande partie du travail a porté sur les endosomes précoces et tardifs, mais avec une certaine prudence, on peut considérer les phagosomes, les autophagosomes et les endosomes tardifs comme des « endosomes tardifs » dans le but d’essayer de comprendre le système endolysosomal.

Il y a maintenant une quantité considérable de preuves à démontrer:

1. le site principal de la protéolyse n’est pas le lysosome lui-même mais un organite qui ressemble davantage à l’endosome tardif et contient environ 20% des hydrolases disponibles.
2. les lysosomes contiennent environ 80% des enzymes digestives.
3. les lysosomes sont probablement des organites de stockage pour les hydrolases qu’ils conservent sous une forme inactive dans des conditions acides à environ pH 5,0.
4. les lysosomes ne fonctionnent pas comme des organites indépendants mais rencontrent des endosomes tardifs pour fonctionner comme un système endolysosomal.

Ces résultats ont conduit au développement de modèles basés sur l’interaction d’endosomes tardifs et de lysosomes présentant des degrés de contact variables. L’un de ces modèles s’appelle « kiss and run » et l’autre, « fusion »

Kiss and Run
Dans ce modèle, comme son nom l’indique, l’endosome tardif et le lysosome entrent en contact pour que les produits chimiques puissent être échangés mais après cette rencontre, ils se séparent assez rapidement. Le lysosome est alors disponible pour « embrasser » un autre endosome tardif.

Fusion
Des preuves plus récentes ont conduit à l’hypothèse de la « fusion » dans laquelle un endosome tardif et un lysosome fusionnent complètement pour former un « organelle hybride ». Pendant le temps de fusion, le démantèlement moléculaire de la charge endocytaire a lieu. Les acides aminés ainsi obtenus et d’autres molécules utiles à la cellule sont prélevés par des  » transporteurs  » à travers la membrane des  » organites hybrides  » dans le cytoplasme. Après avoir démantelé et recyclé le contenu de l’organite se condense, le lysosome est reformé et s’éloigne pour former un organite hybride avec un autre endosome tardif. Parfois, il reste une petite quantité de résidus. Ceci est traité par le processus d’exocytose dans lequel le résidu est éjecté à travers la membrane plasmique ou il est scellé dans un granule pigmentaire pendant toute la durée de vie de l’organisme.

Modèles de systèmes de maturation
Les modèles basés sur le principe de structures mûrissant pour former des lysosomes ne sont pas populaires à l’heure actuelle, mais deux sont mentionnés dans certains manuels et sont décrits ici.
Dans les modèles de maturation et de transport vésiculaire, les endosomes tardifs se développent pour devenir un lysosome.
Dans le modèle de maturation, un endosome précoce est formé à partir de vésicules provenant de la membrane plasmique se combinant. Diverses autres vésicules délivrent et éliminent les produits chimiques jusqu’à l’endosome tardif, puis le stade du lysosome est atteint.
Dans le modèle de transport des vésicules, les endosomes précoces et tardifs sont considérés comme des organites séparés stables avec des vésicules transportant des produits chimiques des endosomes précoces aux endosomes tardifs. Les endosomes tardifs mûrissent ensuite pour devenir des lysosomes

Troubles de la fonction des lysosomes
Il existe environ 30 troubles assez rares chez l’homme qui sont dus à des défauts de la fonction endolysosomale. Tous sont causés par des erreurs dans le code génétique et tous sont des troubles du stockage lysosomal. Dans ces troubles, les produits s’accumulent dans les lysosomes car les enzymes qui accéléreraient leur dégradation sont absentes ou défectueuses.
Chaque trouble a un nom médical spécifique, par exemple Maladie à cellules d’Inclusion (maladie à cellules I), maladie de Tay-Sachs, maladie de Pompe et de Gaucher. Chaque trouble a un résultat différent pour le patient; certains étant plus graves que d’autres. Dans la maladie des cellules I, les lysosomes des cellules fibroblastiques sont déficients en presque toutes les enzymes hydrolytiques et de grandes « inclusions » non digérées s’accumulent dans les cellules des patients. Il n’est pas encore clair si les lysosomes contenant de grandes quantités de matériel non digéré se recyclent pour participer à la formation d‘ »organites hybrides ».

Du point de vue de la biologie moléculaire, il existe deux groupes de troubles; ceux associés à (1) des erreurs d’étiquette de destination et (2) des erreurs de déficit enzymatique.
Dans la maladie des cellules I, les enzymes correctes sont produites mais en raison de l’étiquette d’adresse moléculaire « erronée », elles sont acheminées loin du lysosome et probablement vers l’extérieur de la cellule. La maladie de Tay-Sachs, un trouble du stockage lysosomal dans les cellules nerveuses, provoque presque toujours des décès précoces, mais l’incidence des décès diminue maintenant grâce aux tests et au conseil génétique. Dans la maladie de Gaucher, de grandes quantités de lipides s’accumulent dans les lysosomes. Heureusement, la recherche en biologie cellulaire et en biotechnologie a produit une thérapie de remplacement enzymatique. Il semble fonctionner mais il est coûteux et doit être administré par perfusion intraveineuse. Des informations plus intéressantes sur le trouble de Gaucher peuvent être obtenues auprès de (1) L’Association de Gaucher, www.gaucher.org.uk et (2) l’Association Nationale Gaucher, www.gaucherdisease.org .

RÉSUMÉ

• Il existe deux types de lysosomes; les lysosomes sécrétoires et les lysosomes conventionnels.
• Les lysosomes conventionnels sont impliqués dans le démantèlement et le recyclage de divers substrats qui leur sont présentés par endocytocis, phagocytose et autophagosomes. Ils sont responsables du retour de nombreux acides aminés dans le système.
• Le processus de démantèlement est accéléré par la présence d’enzymes. Beaucoup d’entre eux sont des hydrolases acides.
• La façon dont les lysosomes remplissent leur fonction fait l’objet de nombreuses recherches actuelles. Les résultats à ce jour suggèrent que les jours où l’on considère les lysosomes comme des usines de transformation « autonomes » sont comptés, mais peut-être devrions-nous considérer qu’il existe probablement différents types de systèmes lysosomaux et qu’aucun modèle n’offre une application universelle.
• Nous devons considérer les lysosomes conventionnels comme faisant partie d’un système endolysosomal intégré dans lequel les fusions de lysosomes avec des endosomes tardifs semblent occuper le devant de la scène. Les lysosomes connaissent une « cure de jouvence ».