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Système endo-lysosomal
Trafic des endosomes/lysosomes
Vue d'ensemble

Sommaire
définition

La distribution spatio-temporelle des organites endo-lysosomaux dépend du transport généré essentiellement par les moteurs de microtubules (kinésines et dynéine), et par les moteurs du cytosquelette d'actine (myosines).

Vue d'ensemble du trafic

Le positionnement et le trafic des endosomes/lysosomes est lié :

Protéines motrices

Les protéines motrices diffèrent selon les éléments du cytosquelette.

Microtubules

1. Les protéines motrices des microtubules transportent les organites rapidement sur de grandes distances et de manière bidirectionnelle.

Modèle de transport des endosomes
Modèle de transport des endosomes
(Figure : vetopsy.fr d'après Khattern et coll)
bien

L'équilibre entre le transport moteur de la dynéine rétrograde (centripète) et de la kinésine antérograde (centrifuge) détermine la direction nette du mouvement et la maturation des endosomes (Tug-of-war between dissimilar teams of microtubule motors regulates transport and fission of endosomes 2009).

Disposition des lysosomes
Disposition des lysosomes
(Figure : vetopsy.fr d'après Cabukusta et coll)

2. Les réseaux de microtubules couvrent tout le cytosol.

Dans les cellules non polarisées, les microtubules sont distribués radialement (BORC/kinesin-1 ensemble drives polarized transport of lysosomes into the axon 2017 et Nucleation and Dynamics of Golgi-derived Microtubules 2015).

  • Leurs extrémités négatives sont localisées au niveau du centre périnucléaire d'organisation des microtubules (MTOC).
  • Leurs extrémités positives pointent vers la périphérie.

Dans les cellules polarisées, i.e. cellules épithéliales ou neurones, l'organisation est plus complexe.

  • Des microtubules peuvent pointer leurs extrémités positives (+) vers le noyau.
  • Le transport centrifuge ou centripète (-) est dépendant de microtubules spécifiques auxquels les organites sont attachés.

Filaments d'actine

1. Les moteurs des filaments d'actine, i.e. les myosines, interviennent sur de courtes distances et de manière lente (loupetransport par le cytosquelette d'actine).

Myosine I
Myosine I
(Figure : vetopsy.fr)

2. Les fibres d'actine sont en majorité (mais pas exclusivement) concentrées sous la membrane plasmique pour déterminer la forme et la motilité des cellules (loupeactine et cortex cellulaire).

Protéines adaptatrices des microtubules

1. Les protéines motrices, kinésines, dynéines et myosines ne se lient généralement pas directement aux organites sélectionnés, mais elles utilisent la plupart du temps :

2. Ce tableau est tiré de : Moving and Positioning the Endolysosomal System (2017).

Organites Moteurs Adaptateurs et
régulateurs
Endosomes
précoces
KIF5B
KIF16B
Dynéine/Dynactine
Endosomes
de recyclage
KIF13A
KIF13B  
Dynéine
Endosomes
tardifs
/lysosomes
KIF1A
KIF1Bβ
KIF2A  
KIF3A KAP3
KIF5B
Dynéine/Dynactine
Autolysosomes
(ALR)
KIF5B
Endosomes
de recyclage

(apicaux)
KIF3A
KIF3B  
Endosomes
transcytosiques
KIF16B Rab11
Endosomes
de signalisation
(SARA)
Dmel Klp98 (KIF16B)  

Endosomes
de recyclage

(cytokinèse)

KIF5B
Dynéine/Dynactine
Mélanosomes KIF5B
Dynéine/Dynactine
Granules
lytiques
KIF5B
Dynéine/Dynactine

Sites de contact membranaire (MCS) des endosomes/lysosomes

Divers mécanismes de régulation garantissent que les interactions organites-moteur se produisent au bon endroit et au bon moment.

bien

Un de ces mécanismes implique des contacts avec d'autres organites qui influencent les mouvements des organites endo-lysosomaux.

Contacts
organites
/endosomes
Contacts
molécules
/
régulateurs
Réticulum
endoplasmique (RE)
et
endosomes tardifs
/lysosomes
Réticulum
endoplasmique (RE)
et
tubules (rétromère)
Réticulum
endoplasmique (RE)
et
endo-lysosomes
Appareil de Golgi et
endosomes tardifs
/lysosomes
Lysosomes et
peroxysomes

Le contrôle inter-compartiment du trafic endo-lysosomal est très complexe et implique :

MCS du réticulum
endoplasmique (RE)

1. Le réticulum endoplasmique (RE), omniprésent dans tout le cytoplasme, joue un rôle majeur dans le contrôle du mouvement et du positionnement global des autres organites.

2. Le réticulum endoplasmique contrôle, pour ce qui est des organites endo-lysosomaux, à travers un système complexe de protéines de liaison :

  • leur positionnement global, par exemple, leur concentration dans la zone périnucléaire,
  • leur motilité,
  • leur fission,
  • leur fusion.

Les MCS RE/MVB contribuent aussi à l'échange de lipides et de calcium.

2. Ce système fonctionne dans les deux sens car les endosomes influencent les mouvements du réticulum endoplasmique (loupe dynamique du RE liée aux endosomes).

MCS mitochondries/lysosomes

1. Les mitochondries interagissent aussi avec les lysosomes, et les lysosomes en mouvement peuvent extraire de fins tubules des mitochondries.

Des tubules minces similaires se sont avérés s'étendre des mitochondries aux points de contact avec le réticulum endoplasmique, via l'action de la petite GTPase Miro (Mitochondrial Rho GTPase 1), considéré maintenant comme une sous-classe des petites GTPases Ras (Understanding Miro GTPases: Implications in the Treatment of Neurodegenerative Disorders 2018), adaptateur pour le transport dépendant de KIF5B.

MCS à trois voies  PDZD8/Protrudine/Rab7/RE/endosome/mitochondrie
MCS à trois voies PDZD8/Protrudine/Rab7/RE/endosome/mitochondrie
(Figure : vetopsy.fr d'après Elbaz-Alon et coll)

2. Est-ce que les sites de contact membranaire (MCS) à trois voies induites par PDZD8, i.e. protéine qui possède un domaine de transfert lipidique et interagit avec la protrudine, entre le réticulum endoplasmique (RE), les endosomes tardifs, et les mitochondries pourraient être impliquées dans les deux processus ?

Séquestration des lysosomes par FLCN
Séquestration des lysosomes par FLCN
(Figure : vetopsy.fr d'après Starling et coll)

Toutefois, cette interaction complexe a essentiellement immobilisé les organites (PDZD8 interacts with Protrudin and Rab7 at ER-late endosome membrane contact sites associated with mitochondria 2020).

MCS appareil de Golgi/lysosomes

1. Les GTPases Rab34 et Rab36, principalement localisées sur l'appareil de Golgi, peuvent avoir un impact sur la distribution des lysosomes en favorisant leur regroupement périnucléaire (Rab36 regulates the spatial distribution of late endosomes and lysosomes through a similar mechanism to Rab34 2010).

2. La folliculine (FLCN), à ne pas confondre avec les hormones oestrogéniques, est impliquée dans la croissance et la prolifération cellulaire, la résistance au stress et l'autophagie.

FLCN contrôle la localisation périnucléaire des lysosomes lors de privation.

Trafic des endosomes/lysosomes : trafic antérograde (centrifuge)